Том 3 (1129748), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Кластеризованные молекулы FAK взаимно фосфорилируютдруг друга по особому тирозину, формируя сайт связывания цитоплазматических1804Часть 5. Клетки в контексте их совокупностиРис. 19.52. Фокальные контакты и роль киназы фокальных контактов (FAK, focal adhesion kinase).а) Фибробласт на покрытой фибронектином подложке, окрашенный флуоресцентными антителами.Актиновые филаменты окрашены в зеленый, а активированные белки, фосфорилированные по тирозину, — в красный; перекрывание этих цветов дает оранжевый цвет. Актиновые филаменты заканчиваютсяна фокальных контактах, прикрепляющих клетку к субстрату с помощью интегринов.
Здесь же скапливаются белки, фосфорилированные по тирозину. Это свидетельствует о локальной активации FAK и другихпротеинкиназ. Сигналы, генерируемые в этих точках прикрепления, участвуют в регуляции деленияи роста клеток и влияют на их выживание. б, в) Сравнение нормальных фибробластов и фибробластов,у которых отсутствует FAK, при окрашивании антителами к винкулину (окраска на фокальные контакты)выявляет роль FAK в образовании фокальных контактов. б) Нормальные фибробласты образуют меньше фокальных контактов и распластываются на подложке в течение 2 часов инкубирования в культуре.в) За то же время фибробласты, не вырабатывающие FAK, образуют больше фокальных контактови не распластываются.
(а, фотография предоставлена Keith Burridge; б и в — из D. Ilic et al., Nature, 377:539–544, 1995. С разрешения издательства Macmillan Publishers Ltd.)тирозинкиназ семейства Src. Помимо фосфорилирования других белков в сайтеадгезии, эти киназы дополнительно фосфорилируют FAK по еще одному тирозину,создавая сайт связывания для разнообразных внутриклеточных сигнальных белков.Таким образом, внешний сигнал от интегринов через FAK и киназы семейства Srcпередается внутрь клетки (см. обсуждение в главе 15).Один из методов исследования функции FAK заключается в изучении фокальныхконтактов в клетках мутантных мышей, у которых нет этого белка.
Дефицитные по FAKфибробласты могут тем не менее устанавливать связь с фибронектином и формироватьфокальные контакты. Более того, они образуют слишком много фокальных контактов;в результате этого распластывание и миграция клетки замедляются (рис. 19.52, б и в).Эта неожиданная находка свидетельствует о том, что FAK в норме способствует разрыву фокальных контактов и что эти разрывы необходимы для нормальной миграцииклеток. Многие раковые клетки имеют повышенный уровень FAK, что объясняет,почему они зачастую более подвижны, чем нормальные клетки.19.5.
Интегрины и прикрепление клеток к матриксу 180519.5.7. Интегрины могут вызывать локализованныевнутриклеточные эффектыПосредством FAK и других сигнальных путей, активированные интегрины, подобно другим сигнальным рецепторам, могут вызывать генерализованный клеточныйответ, при котором часто меняется характер экспрессии генов. Однако интегриныособенно уместны для стимуляции локальных изменений цитоплазмы вблизи от нихсамих. Мы уже упоминали важный пример такого влияния, когда обсуждали полярность эпителиальных клеток: базальная мембрана влияет на апикально-базальнуюориентацию клетки именно через интегрины.Локальные внутриклеточные влияния, возможно, являются общей характеристикой всех сигнальных путей, затрагивающих белки клеточной адгезии.Например, в развивающейся нервной системе растущий конец аксона выбираетнаправление, в основном ориентируясь на локальные адгезивные (и отталкивающие) вещества в окружении, которые распознаются трансмембранными белкамиклеточной адгезии (см.
главу 22). Считают, что первичное влияние белков адгезииявляется результатом активации внутриклеточных сигнальных путей, действующихлокально в кончике аксона, а не результатом установления контакта как таковогои не результатом сигналов, идущих к телу нейрона. К примеру, как обсуждалосьв главе 15, посредством локальной активации малых GTPаз из семейства Rhoтрансмембранные белки адгезии могут контролировать подвижность и направлятьдвижение клеток.
Так или иначе, практически все упомянутые нами классы молекулклеточной адгезии, участвующих в межклеточных контактах и соединениях клетокс матриксом, включая интегрины, влияют на выбор направления роста аксона приразвитии нервной системы.В таблице 19.5 суммированы категории молекул клеточной адгезии, рассматриваемые нами в этой главе. В следующем разделе мы отойдем от рассмотрениямолекул адгезии в клеточной мембране и подробно обсудим внеклеточный матрикс,окружающий клетки соединительной ткани.ЗаключениеИнтегрины представляют собой основные рецепторы, которые используются клетками животных для установления связи с внеклеточным матриксом:они действуют как трансмембранные линкеры между внеклеточным матриксоми цитоскелетом.
При этом они связаны, как правило, с актином, однако особые интегрины в полудесмосомах могут быть связанными с промежуточнымифиламентами. Молекулы интегринов являются гетеродимерами, а связываниелигандов вызывает сильные изменения конформации. На этом основано аллостерическое сопряжение между связыванием матрикса вне клетки и связываниемс цитоскелетом внутри. Такое сопряжение позволяет интегрину передаватьсигналы через мембрану клетки в обоих направлениях — изнутри наружу и снаружи внутрь. Связывание внутриклеточного якорного белка талина с хвостовой частью молекулы интегрина стремится перевести интегрин в вытянутуюконформацию, имеющую повышенное сродство к своему внеклеточному лиганду.И наоборот, связывание внеклеточного лиганда, способствуя тем же самымструктурным перестройкам, приводит к связыванию талина и образованиюсвязи с актиновым цитоскелетом.
Вокруг внутриклеточных доменов интегриновформируются белковые комплексы, вырабатывающие внутриклеточные сигналы,1806Часть 5. Клетки в контексте их совокупностиТаблица 19.5. Семейства молекул клеточной адгезииНЕКОЗАВИСИГОМО- ИЛИСВЯЗЬУЧАСТИЕТОРЫЕ МОСТЬ ОТ ГЕТЕРОФИЛЬ- С ЦИТОСКЕЛЕТОМВ КЛЕТОЧПРЕДСТА- Ca2+ ИЛИ НОЕ СВЯЗЫНЫХ КОНВИТЕЛИMg2+ВАНИЕТАКТАХМежклеточные соединенияКлассические кад- E, N, P, VEдагомофильноеактиновые филамен- адгезионныегериныты (через катенины) соединения,синапсыКадгерины десмо- десмогле- дагомофильноепромежуточные фи- десмосомысомин, десмоламенты (через десмоплакин, плакоглоколлинбин и плакофилин)Представители се- N-CAM,нетоба способанеизвестнонервныемейства иммуно- ICAMи иммунныеглобулиновсинапсыСелектины (только L-, E- идагетерофильное актиновые филамен- не выраженоклетки крови и эн- P-селектыдителиоциты)тиныИнтегриныαLβ2 (LFA1) дагетерофильное актиновые филамен- иммунные сиклеток кровитынапсыКонтакты клеток с матриксомфокальныеИнтегринымногиедагетерофильное актиновые филатипыменты (через талин, контактыпаксилин, филамин,α-актинин и винкулин)α6β4дагетерофильное промежуточные фи- полудесмоламенты (через плек- сомытин и дистонин)Трансмембранные синдеканы нетгетерофильное актиновые филамен- не выраженопротеогликанытыспособные влиять почти на все аспекты жизнедеятельности клетки, от пролиферации и выживания до полярности клеток и выбора направления миграции.19.6. Внеклеточный матрикс соединительных тканейживотныхМы уже говорили, что базальная мембрана — неотъемлемый компонент эпителиальной ткани — являет собой пример внеклеточного матрикса и свойственна всем многоклеточным животным.
Теперь мы обратимся к внеклеточному матриксу соединительныхтканей, занимающему гораздо больший объем и принимающему разнообразные формы(рис. 19.53). В этих тканях объем внеклеточного матрикса, как правило, превышаетобъем окруженных им клеток, и это определяет физические свойства ткани.Внеклеточный матрикс в животных тканях формируют, по большому счету,макромолекулы одних и тех же классов, независимо от того, идет ли речь о базальной мембране или о других формах матрикса, однако вариации пропорциймежду разными классами молекул, а также способов их организации, приводят19.6.
Внеклеточный матрикс соединительных тканей животных 1807Рис. 19.53. Соединительная ткань, подстилающая эпителий. В ее состав входят различные клетки и компоненты внеклеточного матрикса. Клетки представлены в основном фибробластами, секретирующимиматрикс в большом количестве.к поразительному разнообразию материалов. Матрикс может обызвествляться,образуя твердые, как камень, структуры кости или зуба, может формироватьпрозрачное вещество роговицы глаза или принимать форму каната, что придаетсухожилиям огромную прочность на разрыв.
Он образует студенистое веществомедузы, а также твердый панцирь, покрывающий тело жука или омара. Болеетого, роль внеклеточного матрикса не сводится к функции пассивного остова,обеспечивающего физическую поддержку. Он играет активную и сложную рольв регуляции поведения клеток, которые с ним соприкасаются, живут в нем либомигрируют по его ячейкам. Матрикс оказывает влияние на выживание, развитие,миграцию, деление, форму и функцию этих клеток.В этом разделе мы сосредоточимся на обсуждении внеклеточного матриксасоединительных тканей позвоночных, однако формы внеклеточного матрикса, занимающие большой объем, играют важную роль практически у всех многоклеточныхорганизмов. В качестве примеров можно привести кутикулы червей и насекомых,клеточные стенки грибов и, как мы обсудим ниже, клеточные стенки растений.19.6.1. Внеклеточный матрикс вырабатывают и упорядочиваютнаходящиеся в нем клеткиМакромолекулы, из которых состоит внеклеточный матрикс, производятсяв основном локально клетками, окруженными этим матриксом.
Как мы увидим,эти клетки также способствуют упорядочиванию матрикса: ориентация цитоскелетавнутри клетки может контролировать ориентацию вырабатываемого внеклеточногоматрикса. В большинстве соединительных тканей макромолекулы матрикса секретируются, по большей части фибробластами (рис. 19.54). Однако в определенныхспециализированных соединительных тканях, таких как хрящ или кость, эту функцию выполняют особые клетки, подобные фибробластам и имеющие собственныеназвания: например, хрящ образуют хондробласты, а кость — остеобласты.1808Часть 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
