Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 372
Текст из файла (страница 372)
Кроме того, мы увидим, что интегрины также присутствуют и в клетках других типов и там опосредуют их взаимодействие с различными типами внеклеточного матрикса соединительных тканей. Эти формы внеклеточного матрикса мы подробно обсудим ниже. 19.4Л. Баэальные мембраны выстилают все виды эпителия, а также окружают некоторые неэпителиальные клетки Толщина банальной мембраны составляет, как правило, от 40 до 120 нм. Базальная мембрана не только подстилает все эпителии, но также окружает отдельные мышечные клетки, клетки жировой ткани и шванновские клетки (которые формируют миелин, наматываясь на аксон нервной клетки).
Таким образом, базальная мембрана отделяет эти клетки и эпителий от лежащей под ними или окружающей их соединительной ткани, а также устанавливает механическую связь между ними. В других местах, например в почечных клубочках, базальная мембрана располагаегся между двумя пластами клеток и действует как селективный фильтр (рис.
19.39). Однако этими двумя простыми функциями — структурной и селективной — роль базальной мембраны не ограничивается. Она может определять полярность клеток, влиять на клеточный метаболизм, упорядочивать белки в прилегающих к ней клеточных мембранах, способствовать выживанию, пролиферации клеток, их днфференцировке и служить «магистралью» при перемещении мигрирующих клеток.
Тем не менее, ее механическая роль очень важна. Например, в коже стабильность внешнего эпителиального слоя, эпидермиса, зависит от прочности базальной мембраны, прикрепляющей его к соединительной ткани — дерме. У людей с генетическими нарушениями, затрагивающими некоторые белки базальной мембраны либо особый тип коллагена, прикрепляющего базальную мембрану к подстилающей ее соединительной ткани, эпидермис отделяется от дермы. Это вызывает буллезный эпидермолиз, или пузырчатку, характеризующуюся появлением волдырей на коже и вызывающую тяжелое и иногда смертельно опасное состояние.
.:-' 194. ввнвльнм:,зйембрана, "1 гщ ~ее е ламинин коппаген!Ч типа — перлекан гиалуроновая кислота еян нидоген - декорин фибриллярный коллаган фибронектин аггрекан 100 нм Рис. 19гз1. Размеры и формы основных макромопектл внеилеточного матрикса. Белки показаны зеленым, протеогликаны — красным. 19.4.3. Коллаген 1Ч типа придает базальной мембране прочность на раарые Коллаген 1тг типа, второй важный компонент зрелой базальной мембраны, также существует в нескольких изоформах. Так же как и фибрилллрные коллагены, представляющие белковую составляющую соединительной ткани, например костей н сухожилий (см. далее), молекулы коллагена 1Ъ' типа состоят из трех отдельно Хотя точный состав зрелой базальной мембраны различен в разных тканях и даже на разных участках одной и той же мембраны, она, как правило, содержит гликопротеины ламинин, коллаген 1р типа и нггдоген, а также протеогликан пер лекан.
Наряду с этими ключевыми компонентами, представленными в базальных мембранах практически всех животных, от медуз до млекопитающих, многие другие молекулы застревают в ячейках базальной мембраны либо оказываются прочно с ней связанными. Среди них коллаген Хт'П1 (необычный представитель коллагенового семейства, формирующий кбровый белок одного из протеогликанов) и фибронектин— фибриллярный белок, играющий важную роль в сцеплении клеток соединительной ткани с матриксом.
Считают, что ламинин является первичным организующим компонентом структуры мембраны, и на ранних стадиях развития базальная мембрана состоит в основном из молекул ламинина. Ламинин-1 (классический ламинин) представляет собой большой, гибкий белок, состоящий из трех очень длинных полипептидных цепей (а, ~3 и у), скрепленных дисульфидными связями и расположенных так, что вся конструкция напоминает букет из трех цветков, стебли которых у основания обвгггы друг вокруг друга, а бутоны смотрят в разные стороны (рис. 19А2). Зги гетеротримеры могут тп тгтгго спонтанно образовывать сеть, в основном благодаря взаимодействиям своих головок, однако, для того чтобы сеть приняла правильную форму пласта, необходим контакт с клетками.
Поскольку у каждой цепи может быть несколько изоформ и онн могут объединяться в различных сочетаниях, то может быть много разных ламининов, и свойства таких базальных мембран будут отличаться. Однако цепь ламинина у 1 входит в состав Гюльшинства гетеротримеров ламинина; мыши, у которых отсутствует эта цепь, погибают еще в процессе эмбриогенеза, поскольку не могут сформировать базальную мембрану. ЦУЯО " ЧаетгЬ 31 КЗ)атг))а В КонтВКСТ4 ИтХСОВОйфПНОСтИ: мн, интагрины Н,Н дистрогликан и НН, самосборка а) б) Рис. 19.42.
Структура ламинина. На рисунке (а) представлены субъединицы молекулы ламинина-1„некоторые из сайтов связывания с другими молекулами отмечены желтыми стрелками, Ламинин представляет собой мультидоменный гликопротеин, состоящий из трех полипептидов (а, () и у), связанных дисульфидными мостиками наподобие несимметричного креста. Длина каждой полипептидной цепочки составляет более 1 500 аминокислотных остатков. Известно пять типов о.-нейей, три типа ()-цепей и три типа у-цепей. Теоретически из них можно составить 45 различных изоформ ламинина. На сегодняшний момент достоверно тканях они предпавлены по-разному. Благодаря своей и, ламинин во многом определяет устройство базальных еткам. б) Электронные микрофотографии молекул лаНОй.
(б — ив 1 ЕПБЕ( Ет а(., 1 МОЕ ВГОЕ 150: 97-120, 1981. обнаружено несколько из них, и в различных способности связываться с другими молекулам мембран и способствует их прикреплению к кл минина, полученные методом напыления плати С разрешения издательства Асабепт(с Ргеек) синтезируемых длинных белковых цепей, закрученных в суперспираль подобно канату. Однако отличие их состоит в том, что их тройная спиральная структура на более чем двадцати участках прерывается, обеспечивая гибкость. Молекулы коллагена 1Ч типа взаимодействуют своими концевыми доменами, образуя в меж клеточном пространстве гибкую войлокообразную сеть. Таким образом, коллаген 1Ъ' типа придает прочность на разрыв. Но как сети, образованные ламинином и коллагеном 1Ъ' типа, связаны друг с другом и с поверхностью клеток, примыкающих к базальной мембране? Почему они формируют двумерный пласт, а не трехмерный гель? Молекулы ламинина имеют несколько функциональных доменов, включая домен, связывающий про теогликан перлекан, который, в свою очередь, связывается с белком нидогеном, а также два или более домена, связывающихся с белками рецептора ламинина нв поверхности клеток.
Коллаген 1тг типа также имеет домены, связывающиеся с нидогеном и перлеканом. Поэтому считается, что нидоген и перлекан служат линкерами, соединяющими сети, образованные ламинином и коллагеном 1Ъ' типа, когда ламинин занимает свое место 1рггс. 19.43). б) инин пе $ интегрин ~ч лвминин г~ Рис. 19.вз. Современная модель молекулярной структуры базвльной мембраны. В сборке баэальной мембраны (а) большую роль играют специфические взвимсдействил между молекулами белков (б): в них участвуют лзминин, коллаген гу типа, нидоген, а также протеогликан перлекан.
Нз рисунке (б) стрелки соединяют молекулы, способные связываться друг с другом напрлмую, Коллаген !Ч типа и ламинин существуют в различных изоформах, неодинаково распределенных по тканям организма. Считается, что трзнсмембрзнные рецепторы ламинина (интегрин и дистрагликан) учзпвуют в сборке базальной мембраны; на рисунке показаны только интегрины. (По Н. Со)обпато апд Р. О. унгсвепсо, Оек Руп.
218: 213 — 234, 2000. С разрешения издательства УИ)еу-пм.) '(9.4.4. Базальные мембраны выполняют разнообразные функции Как мы упоминали, в почечных клубочках необычно толстая базальная мем брана служит одним из слоев молекулярного фильтра, помогая предотвратить проникновение макромолекул из крови в мочу тем. рис. 19.39). По-видимому, Молекулы ламинина, образующие начальную плоскую структуру, сначала соеди няются друг с другом, будучи связанными с рецепторами на поверхности клеток, которые их вырабатывают. Эти рецепторы бывают нескольких видов. Многие из них являются представителями семейства интегринов; другим важным типом ламининовых рецепторов является дистрогликан — протеоглнкан, чей кбровый белок пронизывает мембрану, а гликозаминоглнкановые полисахаридные цепи находятся во внеклеточ ном пространстве. Все эти рецепторы создают структуру базальной мембраны: они фиксируют основания молекул ламинина, в то время как головки ламининов могут взаимодействовать, формируя двумерную сеть.
Эта ламининовая сеть, по видимому, ксюрдинирует связывание остальных компонентов базальной мембраны. 1792 Часть ь. Клетки в контексте их совокупности протеоглнканы базальной мембраны играют в этом большую роль: если с помощью специального фермента удалить их гликозаминогликановые цепочки, селективные свойства мембраны будут нарушены. В этом также участвует коллаген 1У типа: в случае наследственного заболевания почек у человека (синдром Альпорта), мутации в генах коллагена 1У типа приводят к неравномерному утолщению и дисфункции гломерулярного фильтра. Мутации, затрагивающие ламинин, также нарушают функцию почечного фильтра, но по-другому: они препятствуют нормальной дифференцировке примыкающих к фильтру клеток.
Базальная мембрана может, кроме того, служить селективным барьером для перемещающихся клеток. Например, мембрана, подстилающая эпителий, как правило, не дает фибробластам соединительной ткани устанавливать контакт с эпителиальными клетками. Однако она не препятствует прохождению через нее макрофагов, лимфоцитов и нервных отростков; при этом используются специальные протеазы, вырезающие проходные отверстия. Базальная мембрана также участвует в процессах регенерации ткани после повреждения. Если клетки ткани, будь то мышечные, нервные или зпителнальные клетки, повреждаются либо уничтожаются, то базальная мембрана часто продолжаег функционировать и служит остовом, по которому могут мигрировать клетки, участвующие в регенерации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
