INTEGRINER: EGENSKAPER, STRUKTUR OCH FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

De integriner är en stor grupp eller familj av proteiner, uppenbarligen unik för djurriket cellytan. De är cellernas huvudresurs för att upprätthålla interaktion (i form av vidhäftning) med andra celler och med cellmatrisen.

Strukturen består av två underenheter som kallas alfa och beta. Hos däggdjur är det känt att det finns mellan 16-18 alfaenheter och 3-8 betor, som kommer att verka beroende på deras kombination, och även på cellens fysiologiska tillstånd eller specifika vävnad.

Ritning av molekylstrukturen för ITGB3-proteinet (beta 3-integrin). Taget och redigerat från: Emw.

Det finns flera proteiner som har vidhäftningsfunktioner. Emellertid är gruppen av integriner den som är mest distribuerad och interagerar med alla viktiga proteiner i cellmatrisen. Integriner deltar i fagocytos, cellmigration och sårläkning och studeras till och med mycket för sitt deltagande i metastas.

egenskaper

De är proteiner som kännetecknas av att mekaniskt förena cellulär cytoskelett från en cell till en annan och / eller till den extracellulära matrisen (i en cell-cell och / eller cell-matrisinteraktion). Biokemiskt upptäcker de huruvida vidhäftning har ägt rum eller inte, och transducerar cellulära signaler som kopplar den extracellulära miljön med den intracellulära, i båda riktningarna.

De fungerar eller fungerar med andra receptorer, såsom immunglobilliner, kadherin, selekter och syndekander. Beträffande integrinerna ligander, utgörs dessa bland annat av fibronektin, fibrinogen, kollagen och vitronektin.

Föreningen av dessa till deras ligander beror på extracellulära tvåvärda katjoner såsom kalcium eller magnesium. Användningen av den ena eller den andra beror på det specifika integrinet.

Integriner har en långsträckt form som slutar i ett jordformat huvud, vilket, enligt elektronmikroskopiobservationer, skjuter ut mer än 20 nanometer från lipiddubbskiktet.

Strukturera

Integriner är proteiner som möjliggör kommunikation mellan celler.
Källa: Berkshire Community College Bioscience Image Library

Integriner är heterodimerer, det vill säga de är molekyler som alltid består av två proteiner. Båda proteinerna betraktas som subenheter eller protomerer och är differentierade som alfa-subenheter och beta-subenheter. Båda underenheterna är icke-kovalent länkade. De har en molekylmassa mellan 90 och 160 kDa.

Antalet alfa- och beta-underenheter varierar mellan olika grupper av organismer i djurriket. I insekter som fruktfluga (Drosophyla) finns det till exempel 5 alfa- och 2 beta-underenheter, medan i nematodmaskar av släktet Caenorhabditis finns 2 alfas och en beta.

Hos däggdjur föreslår forskarna att det finns ett fast antal underenheter och kombinationer av dessa; det finns emellertid ingen konsensus i litteraturen om detta nummer. Till exempel nämna några att det finns 18 alfa-subenheter, 8 beta- och 24-kombinationer, medan andra talar om 16 alpha och 8 beta för 22 kombinationer.

Varje underenhet har följande struktur.

Alfa-subenhet

Alfasubenheten har en struktur med en ß-helix-domän av sju ark eller ark som bildar huvudet, en domän i låret, två domäner i kalven, ett enda transmembrandomän och också en kort cytoplasmisk svans som inte uppvisar enzymatisk aktivitet eller bindande till aktin.

Den presenterar kedjor med cirka 1000 till 1200 rester. Det kan binda tvåvärdiga katjoner.

Hos däggdjur, som är där integrinerna har studerats mest, kan alfa-subenheterna grupperas beroende på om de innehåller en insatt domän (alfa I) eller inte.

Med infört domän Alpha I

Det alfa I-införda domänet består av en 200 aminosyraregion. Närvaron av detta domän i integrinerna indikerar att de är receptorer för kollagen och leukocyter.

Inget domän infogat

Alfaintegrinerna som inte har den integrerade domänen klassificeras i fyra underfamilier, som vi kommer att se nedan.

PS1

Glykoproteinreceptorer, även kallade lamininer, är viktiga för att integrera muskel-, njure- och hudvävnader.

PS2

Denna underfamilj är receptorn för arginylglycylasparaginsyra, även känd som RGD eller Arg-Gly-Asp.

PS3

Denna underfamilj har observerats i ryggradslösa djur, särskilt insekter. Även om lite är känt om det, finns det studier som utvärderar dess väsentliga roll i den funktionella aktiviteten av CD11d-leukocytintegringenen hos människor.

PS4

Denna underfamilj är känd som alfa 4 / alfa 9-gruppen och omfattar underenheterna med samma namn.

Nämnda underenheter kan para sig ihop med beta-1 och beta-7-enheterna. De delar också ligander som är mycket lika alfa-subenheterna som presenterar det infogade alfa-domänet, såsom vaskulära celladhesionsmolekyler, blodlösliga ligander, fibrinogen och andra. inklusive till och med patogener.

Beta-subenhet

Strukturellt sett består beta-subenheten av ett huvud, ett avsnitt som kallas stam / ben, ett transmembrandomän och en cytoplasmisk svans. Huvudet består av en beta I-domän, som infogas i en hybriddomän som binder till plexin-semafor-integrindomän, även känd som PSI.

Stam / benavsnittet innehåller fyra moduler lika med eller mycket lik den cysteinrika integrinens epidermala tillväxtfaktor och, som redan nämnts, en cytoplasmisk svans. Denna cytoplasmatiska svans, som i alfasubenheten, har ingen enzymatisk eller aktinbindande aktivitet.

De har kedjor med ett antal rester som sträcker sig mellan 760 och 790 och kan binda, liksom alfa-subenheterna, tvåvärda katjoner.

Integrinsignalering i epitelceller. Hämtad och redigerad från K.murphy på engelska Wikipedia.

Funktioner

Integriner har flera funktioner, men de är huvudsakligen kända för dem som vi kommer att se nedan.

Fästning eller koppling av cellen till den extracellulära matrisen

Anslutningen som finns mellan cellen och den extracellulära matrisen tack vare integrinerna gynnar cellens motstånd mot mekaniskt tryck, vilket förhindrar att de rivs från matrisen.

Flera studier antyder att koppling till cellmatrisen är ett grundläggande krav för utveckling av flercelliga eukaryota organismer.

Cellmigration är en process där integriner ingriper genom att binda eller koppla till olika substrat. Tack vare detta ingriper de i immunsvaret och sårläkning.

Signaltransduktion från den extracellulära matrisen till cellen

Integriner deltar i signaltransduktionsprocessen. Detta innebär att de ingriper i mottagandet av information från den extracellulära vätskan, de kodar den och sedan börjar förändringen av intracellulära molekyler, som ett svar.

Denna signaltransduktion är involverad i ett stort antal fysiologiska processer såsom programmerad cellförstörelse, celldifferentiering, meios och mitos (celldelning), och celltillväxt, bland andra.

Integriner och cancer

Flera studier visar att integriner spelar en viktig roll i tumörutveckling, särskilt vid metastaser och angiogenes. Ett exempel på detta är integrinerna aVp3 och al1l, bland några andra.

Dessa integriner har varit relaterade till cancerväxt, ökad terapeutisk resistens och hematopoietiska neoplasmer.

Evolutionsperspektiv

En effektiv vidhäftning mellan celler för att bilda vävnader var utan tvekan en avgörande egenskap som måste ha varit närvarande i den evolutionära utvecklingen av flercelliga organismer.

Framväxten av integrinfamiljen har spårats tillbaka till metazonernas utseende för cirka 600 miljoner år sedan.

En grupp djur med förfädernas histologiska egenskaper är de svansiga, ofta kallade havssvamparna. Hos dessa djur sker cellvidhäftning med en extracellulär proteoglykansk matris. Receptorer som binder till denna matris har ett typiskt integrinbindande motiv.

I denna djurgrupp har faktiskt gener relaterade till specifika underenheter av vissa integriner identifierats.

Under utvecklingen förvärvade förfäderna till metazonerna ett integrin och en integrinbindande domän som har bevarats över tid i denna enorma djurgrupp.

Strukturellt sett integrins maximala komplexitet ses i gruppen ryggradsdjur. Det finns olika integriner som inte finns i ryggradslösa djur, med nya domäner. I själva verket har mer än 24 olika funktionella integriner identifierats hos människor - medan det i fruktflugan Drosophila melanogaster endast finns 5.

referenser

1. Integrin. University of Navarra Clinic. Återställdes från cun.es.
2. Anslutning. Atlas av växt- och djurhistologi. Återställdes från mmegias.webs.uvigo.es.
3. B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, et al. (2002). Cellens molekylärbiologi. 4: e upplagan. New York: Garland Science. Integriner. Återställs från ncbi.nlm.nih.gov.
4. RL Anderson, TW Owens & J. Matthew (2014). Strukturella och mekaniska funktioner hos integriner. Biofysiska recensioner.
5. Integrin. Återställs från en.wikipedia.org.
6. Vad är integrin? MBINFO. Återställs från mechanobio.info.
7. S. Mac Fhearraigh & D. Bruce. Integrins roll i cellsignalering. Återställs från abcam.com.
8. AS Berghoff, O. Rajky, F. Winkler, R. Bartsch, J. Furtner, JA Hainfellner, SL Goodman, M. Weller, J. Schittenhelm, M. Preusser (2013). Invasion mönster i hjärnmetastaser av solida cancer. Neuro onkologi.