Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 362
Текст из файла (страница 362)
19.8): молекулы кадгеринов на одной клетке связываются с кадгеринами того же или очень близкого типа на соседней клетке. Согласно современным пред ставлениям, кадгерины связываются )т) концевыми структурами — эти участки находятся на наибольшем расстоянии от мембраны. В этом месте белковая цепь 19.1. Кадгерины и межклеточные адгезионные контакты 1749 формирует концевой узел и близко к нему расположенный карман; молекулы кадгеринов, находящиеся на мембранах двух смежных клеток, укладывают свои узлы в карманы противоположной молекулы, таким образом устанавливая связь друг с другом (рис.
19.9, а). Промежуток между мембранами клеток в области прикрепляющего контакта точно определен и зависит от структуры кадгеринов. Все члены суперсемейства, по определению, имеют внеклеточную часть, состоящую из нескольких копий последовательности, называемой кадгериновым доменом. Внеклеточная часть классических кадгеринов включает 5 таких повторов, у десмоглеинов и десмоколлинов — 4 или 5, однако у некоторых неклассических кадгеринов это число превышает 30.
Каждый кадгериновый домен формирует более или менее плотный модуль, соединенный со следующим кадгериновым доменом шарнирным участком (рис. 19.9, б). Ионы Саг+ связываются вблизи каждого шарнира и делают его неподвижным, так что вся цепочка кадгериновых доменов ведет себя как твердый слегка изогнутый стержень. При удалении Са~' шарниры получают возможность вращаться, и структура становится гибкой. В то же время считается, что конформация )ч-концевого участка слегка изменяется, уменьшая сродство к соответствующему кадгерину на поверхности противоположной клетки. Молекулы кадгеринов, дестабилизированные удалением ионов Саг', быстро расщепляются протеолитическими ферментами.
В отличие от рецепторов растворимых сигнальных молекул, которые очень прочно связывают свой специфический лиганд, кадгерины (и большинство других белков межклеточной адгезии), как правило, имеют небольшое сродство к своим партнерам. Прочность соединения достигается за счет параллельного образования многих слабых связей. Связываясь с противоположно ориентированными партнерами на другой клетке, молекулы кадгеринов часто объединяются в кластеры с соседними молекулами кадгеринов в той же плазматической мембране. Поэтому прикрепляющий контакт образован многими молекулами кадгеринов, упакованными бок о бок (рис.
19.9, в). Прочность такого соединения намного больше, чем прочность одиночной межмолекулярной связи, но тем не менее его можно легко разъединить, последовательно разрывая связи между молекулами, точно так же как два куска ткани можно прочно соединить застежкой-члипучкой», а затем без труда разнять. Подобный «принцип застежки» работает также в случае соединений, образуемых трансмембранными белками адгезии других типов. Процессы образования и разрыва прикрепляющих контактов постоянно происходят при развитии зародыша и структурных перестройках тканей взрослого организма, поэтому играют жизненно важную роль.
19.1.4. Селективная межклеточная адгезия позволяет диссоциированным клеткам позвоночных собираться вновь, образуя ткани Кадгерины формируют специфические гомофильные соединения, и это объясняет, почему суперсемейство кадгеринов так многочисленно. Кадгерины нельзя уподобить клею, который делал бы всю поверхность клеток липкой. Они скорее опосредуют высокоселективное распознавание, позволяя клеткам сходного типа липнуть друг к другу и оставаться отделенными от клеток других типов.
Подобное избирательное соединение животных клеток друг с другом было обнаружено более 50 лет назад, задолго до открытия кадгеринов. В этих экспериментах эмбрионы земноводных расщепляли на отдельные клетки, затем клеткам позволяли соединиться заново. Примечательно, что диссоциированные клетки часто 38,5 нм г л ппаэматич кохая мембрана клетки 1 плазм ати ческая мембрана клетки 2 шарнирн участок кадгериновыи домен в) Рис. 19.9. Структура и функция кадгеринов.
о) Внеклеточный домен классического кадгерина (С кадге рина). Показано, как, согласно современным представлением, соединяются две такие молекулы, располагающиеся на разных клетках. Структура определена методом дифракции ренпеновских лучей на кристалле внеклеточного домена С-кадгерина. б) Внеклеточная часть каждого полипептида состоит из ряда комп акти ьж доменов, соединенных гибкими шарнирными участками. Ион кальция связывается в окрестности каждого шарнира, предотвращая его сгибанив.
В отсутствие Сам молекула становится недостаточно жесткой, и межклеточный контакт не образуется. а) Обычно молекулы кадгерина выпраиваются параллельно друг к другу, соединяя клетки по принципу застежки-«липучки з. Считается, что кадгерины одной и той же клетки взаимодействуют бок о бок своими В)-концевыми участками, а также через подложку из других белков, к которой прикреплены их внутриклеточные концы (на рисунке не отображено]. (По Т. ). Воббоп ет а!, Ыепсе 296: 1308-1313, 2002. С разрешения издательства ААА5.) 194ч М((ГВРИйм и Мя)К)тийт(ГЧИйе 4(ГВЗЗК1НИЫйКОИтиитЫГ .1751:.
собирались т отгго в структуры, очень сходные со структурой первоначального эмбриона (рис. 19.10). То же явление наблюдалось, когда смешивали диссоциироваииъте клетки двух эмбриональных органов позвоночных, например печени и сет чатки, и из иих искусственно формировали шарик: клетки в смешанной агрегации постепенно расслаивались согласно тому, какому органу оии принадлежали. Более общий принцип состоит в том, что дезагрегированцые клетки, как обнаружено, бо лес склонны к образованию комплексов с клетками своего органа, чем с клетками других органов. Очевидио, мы имеем дело с системой распознавания клетки влет кой, благодаря которой клетки одной и той же дифференцированной ткани более склонны устанавливать контакты друг с другом, чем с клетками другой ткани.
Рис. 19.10. Расслаивание. Клетки, взятые из разных частей раннего эмбриона земноводного, расслаиваются согласно своему происхождению. В классическом эксперименте, представленном здесь, суспензия дезагрегированных клеток мезодермы (зеленый цвети), нервной пластинки (соний цест) и зпидермальных клеток (красный цвет) агрегировала вновь случайным образом. Затем происходило расслоение клеток, отражающее их расположение в нормальном эмбрионе: «нервная трубка» внутри, эпидермис снаружи, а мезодерма — между ними.
(Из Р П тоиюез эп61 Но)пгетег 1 Ехр. 2оо!. 12В: 53-120, 1955, с изменениями. С разрешения издательства ЧЯеу-пзз.) Такие находки свидетельствуют о том, что архитектура ткани животного ие определяется только лишь ее предысторией, ио активно формируется и подпер живается, и в этом большую роль играет разница в сродстве клеток друг к другу и к виеклеточиому матриксу. Ведь в развивающемся зародыше мы можем наблюдать клетки в процессе их дифференцировки и видеть, как они перемещаются и объеди. ияются, ведомые селективной адгезией, в новые группы, формируя при этом новые структуры. Некоторые из этих движений почти незаметны, другие более масштабны и включают даже дальние миграции, которые мы обсудим в главе 22.
В эмбрионах позвоночных, к примеру, клетки нервного гребня отходят от зпителиальиой нервной трубки, частью которой оии первоначально являлись, и мигрируют вдоль особых путей ко многим другим областям. Там оии вновь агрегируют друг с другом и с дру гимн клетками, формируя множество разнообразных тканей, в то числе участки периферической нервной системы (рис. 19.11). Выбор пути зависит от лежащих иа этом пути эмбриональных тканей. Оии могут способствовать положительному или отрицательному хемопиксису, то есть движению под влиянием растворимых веп1еств, привлекающих или отталкивающих мигрирующие клетки. Кроме того, оии могут обеспечивать конптпктное ориентирование, при котором клетки мигранты касаются других клеток или компонентов виеклеточиого матрикса, устанавливая временные контакты, влияющие иа выбор направления миграции.
Затем, когда мигрирующая клетка достигла места своего назначения, оиа должна распознать другие клетки соответствующего типа и присоедиииться к иим, чтобы образовать ткань. Во всех 19Лг ((йдгерины и мед()гдеточные в)(гезиенные ко(г(а)сгЫч ' 1?53. Рис. 19.12. Изменение характера экспрессии квдгеринов при конструировании нервной системы. Предсгэвлены поперечные срезы куриного эмбриона нэ ранних стадиях развития: а) отделение нервной трубки от экгодермы и отделение нервного гребня от нервной трубки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
