שילובים: מאפיינים, מבנה ופונקציות - ביולוגיה - 2025

Integrins הוא קבוצה גדולה או משפחה של חלבונים, כנראה ייחודית אל פני התא החי. הם המשאב העיקרי של התאים לשמירה על אינטראקציה (בצורה של הידבקות) עם תאים אחרים ועם מטריקס התא.

המבנה שלה מורכב משתי יחידות משנה הנקראות אלפא ובטא. אצל יונקים ידוע שיש בין 16-18 יחידות אלפא ו- 3-8 בטות, אשר יפעלו בהתאם לשילוב שלהן, וגם במצב הפיזיולוגי של התא או הרקמה הספציפית.

ציור המבנה המולקולרי של חלבון ITGB3 (אינטגרן בטא 3). צולם ונערך מתוך: Emw.

ישנם מספר חלבונים שיש להם פונקציות דבק. עם זאת, קבוצת האינטגרינים היא זו שהכי מופצת ומתקיימת אינטראקציה עם כל חלבוני המפתח של מטריקס התא. אינטגרינים משתתפים בפגוציטוזיס, נדידת תאים וריפוי פצעים, ואף נחקרים מאוד לצורך השתתפותם בגרורות.

מאפיינים

הם חלבונים המאופיינים על ידי חיבור מכני לציטוס שלד התא לתא אחד לשני ו / או למטריקס החוץ תאי (באינטראקציה של תא ותא או מטריקס תא). ביוכימית, הם מגלים אם התרחשה הדבקה או לא, ומעבירים אותות סלולריים המקשרים בין הסביבה החוץ תאית לזו התוך תאית, בשני הכיוונים.

הם פועלים או מתפקדים עם קולטנים אחרים כגון אימונוגלובילינים, קדרין, סלקינים, ודיודות סינדר. בנוגע לליגנדים של האינטגרנים, אלה מורכבים על ידי פיברונקטין, פיברינוגן, קולגן וויטרקטין.

האיחוד של אלה לליגנדים שלהם נובע מקטיונים דו-ערכיים חוץ תאיים כמו סידן או מגנזיום. השימוש באחד או אחר יהיה תלוי באינטגרין הספציפי.

לאינטגרינים צורה מוארכת המסתיימת בראש בצורת בלון, שעל פי תצפיות מיקרוסקופיית אלקטרונים, מקרין יותר מ -20 ננומטר מכוון הדו-שומנים.

מִבְנֶה

אינטגרנים הם חלבונים המאפשרים תקשורת בין תאים.
מקור: ספריית התמונות של המכללה לקהילה המדעית של ברקשייר בקהילה

אינטגרנים הם הטרודימרים, כלומר מדובר במולקולות המורכבות תמיד משני חלבונים. שני החלבונים נחשבים ליחידות משנה או לפרוטומרים, ומבדילים אותם כאל יחידות משנה של אלפא ותת יחידות בטא. שתי היחידות המשנה קשורות לא-קוולנטית. יש להם מסה מולקולרית של בין 90 ל 160 kDa.

מספר יחידות האלפא והבטא משתנה בין קבוצות אורגניזמים שונים בממלכת החיות. אצל חרקים כמו זבוב הפירות (Drosophyla), למשל, ישנם 5 יחידות משנה של אלפא ו -2 בטא, ואילו בתולעי נמטודות של הסוג Caenorhabditis ישנם 2 אלפאס ובתא אחת.

אצל יונקים החוקרים מציעים שיש מספר קבוע של יחידות משנה ושילובים של אלה; עם זאת, אין הסכמה בספרות לגבי מספר זה. לדוגמה, חלקם מציינים כי ישנם 18 יחידות משנה של אלפא, 8 בטא ו -24 שילובים, בעוד שאחרים מדברים על 16 אלפא ו- 8 בטא עבור 22 שילובים.

לכל יחידת משנה יש את המבנה הבא.

יחידת משנה אלפא

ליחידת האלפא יש מבנה עם תחום סליל β של שבעה סדינים או סדינים המהווים את הראש, תחום בירך, שני תחומים של העגל, תחום טרנסממברני יחיד וגם זנב ציטופלסמי קצר שאינו מציג פעילות אנזימטית או מחייב לאקטין.

הוא מציג שרשראות עם כ -1000 עד 1200 שאריות. זה יכול לקשור קטיונים דו-ערכיים.

אצל יונקים, וזה המקום בו נבדקו האינטגרינים הכי הרבה, ניתן לקבץ את יחידות המשנה אלפא לפי אם הם מכילים תחום שהוכנס או לא (אלפא I).

עם תחום מוכנס אלפא I

התחום שהכנסתי אלפא מורכב מאזור של 200 חומצות אמיניות. נוכחות תחום זה באינטגרינים מעידה כי הם קולטנים לקולגן ולויקוציטים.

לא הוכנס תחום

האינטגרינים האלפאיים שאין להם את הדומיין המשולב מסווגים ל -4 תת-משפחות, אותן נראה בהמשך.

PS1

קולטני גליקופרוטאין, המכונים גם למינינים, חיוניים לשילוב רקמות שרירים, כליות ועור.

PS2

תת-משפחה זו היא הקולטן לחומצה ארגניל-גליקציפרסית, הידועה גם בשם RGD או Arg-Gly-Asp.

PS3

תת-משפחה זו נצפתה בחסרי חוליות, בעיקר בחרקים. אף על פי שמעט ידוע על כך, ישנם מחקרים המעריכים את תפקידו המהותי בפעילות התפקודית של גן האינטגרטין CD11d לויקוציטים בבני אדם.

PS4

תת-משפחתית זו מכונה קבוצת alpha 4 / alpha 9 והיא כוללת את יחידות המשנה עם אותם שמות.

יחידות משנה כאמור מסוגלות להתאים את יחידות היחידות עם תת-ביתא 1 ו- Beta 7. כמו כן, הן חולקות ליגנדים הדומות מאוד לתת-יחידות האלפא המציגות את תחום ה- alpha I שהוכנס, כמו מולקולות הדבקה של תאי כלי הדם, ליגנדים מסיסים בדם, פיברינוגן ואחרים. כולל אפילו פתוגנים.

יחידת משנה בטא

מבחינה מבנית, תת-יחידת הבטא מורכבת ראש, קטע הנקרא הגזע / הרגל, תחום טרנסממברני וזנב ציטופלסמי. הראש מורכב מתחום בטא I, המוחדר לתחום היברידי הנקשר לתחום הפלקסין-סמור-אינטגרטין, המכונה גם PSI.

קטע הגזע / הרגל מכיל ארבעה מודולים השווים או דומים מאוד לגורם הצמיחה האפידרמלית האפידרמלית העשירה בציסטין וכאמור זנב ציטופלזמתי. לזנב ציטופלסמי זה, כמו ביחידת האלפא, אין פעילות אנזימטית או קשירת אקטין.

יש להם שרשראות עם מספר שאריות שנעות בין 760 ל- 790, והן יכולות לקשור, כמו יחידות משנה אלפא, קטיונים דו-ערכיים.

שילוב איתות בתאי אפיתל. צולם ונערך מ- K.murphy בוויקיפדיה האנגלית.

מאפיינים

לאינטגרינים פונקציות מרובות, אולם עבורם הם ידועים בעיקר אלה שנראה להלן.

חיבור או צימוד של התא למטריצה ​​החוץ תאית

החיבור הקיים בין התא למטריצה ​​החוץ תאית בזכות האינטגרינים מעדיף את ההתנגדות של התא ללחץ מכני, ומונע את קריעתם מהמטריצה.

מספר מחקרים מראים כי צימוד למטריצת התא הוא דרישה בסיסית להתפתחות של אורגניזמים אוקריוטים תאיים.

נדידת תאים היא תהליך בו אינטגנים מתערבים על ידי קשירה או חיבור למצעים שונים. הודות לכך הם מתערבים בתגובה החיסונית וריפוי פצעים.

הולכת אות מהמטריצה ​​החוץ תאית לתא

אינטגרנים משתתפים בתהליך הולכת האות. המשמעות היא שהם מתערבים בקבלת מידע מהנוזל החוץ תאי, הם מקודדים אותו ואז מתחיל שינוי המולקולות התוך תאיות, כתגובה.

הולכת אות זו מעורבת במספר רב של תהליכים פיזיולוגיים כמו הרס תאים מתוכנת, בידול תאים, מיוזה ומיטוזה (חלוקת תאים) וגידול תאים, בין היתר.

אינטגרנים וסרטן

מספר מחקרים מראים כי אינטגרנים ממלאים תפקיד חשוב בהתפתחות הגידולים, בעיקר בגרורות ובאנגיוגנזה. דוגמה לכך הם האינטגרינים αVβ3 ו- α1β1, בין כמה אחרים.

אינטגרנים אלה היו קשורים לגידול סרטני, התנגדות טיפולית מוגברת וניאופלסמות המטופואטיות.

נקודת מבט אבולוציונית

הדבקה יעילה בין תאים ליצירת רקמות הייתה, ללא ספק, מאפיין מכריע שהיה כנראה קיים בהתפתחות האבולוציונית של אורגניזמים רב-תאיים.

הופעתה של משפחת האינטגרנים הוחלפה בהופעת המטאזואנים לפני כ- 600 מיליון שנה.

קבוצת בעלי חיים עם מאפיינים היסטולוגיים של אבות הם הנקבובית, המכונה בדרך כלל ספוגי ים. בבעלי חיים אלה, הידבקות תאים מתרחשת על ידי מטריצה ​​פרוטאוגליקנית חוץ תאית. קולטנים הנקשרים למטריצה ​​זו הם בעלי מוטיב אופייני-מחייב.

למעשה, בקבוצת בעלי חיים זו זוהו גנים הקשורים לתת-יחידות ספציפיות של אינטגרנים מסוימים.

במהלך האבולוציה, האב הקדמון של המטאזואנים רכש אינטגרין ותחום מחייב אליו שנשמר לאורך זמן בקבוצת בעלי חיים אדירה זו.

מבחינה מבנית, המורכבות המרבית של האינטגרנים נראית בקבוצת החוליות. ישנם אינטגרינים שונים שאינם קיימים בחסדי חוליות, עם תחומים חדשים. אכן, יותר מ -24 אינטגרנים פונקציונליים שונים זוהו בבני אדם - בעוד שבזבוב הפירות Drosophila melanogaster ישנם רק 5.

הפניות

1. אינטגרן. מרפאת אוניברסיטת נווארה. התאושש מ- cun.es.
2. הִצטָרְפוּת. אטלס של היסטולוגיית צמחים ובעלי חיים. התאושש מ- mmegias.webs.uvigo.es.
3. B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, et al. (2002). ביולוגיה מולקולרית של התא. מהדורה רביעית. ניו יורק: גרלנד מדע. אינטגרנים. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.
4. RL אנדרסון, TW Owens & J. Matthew (2014). פונקציות מבניות ומכניות של אינטגרנים. ביקורות ביופיזיות.
5. אינטגרן. התאושש מ- en.wikipedia.org.
6. מה זה אינטגרן? MBINFO. התאושש ב- mechanobio.info.
7. ס. מאק פיירהייט וד. ברוס. תפקיד האינטגרינים באיתות תאים. התאושש מ- abcam.com.
8. א.ס. ברגהוף, או. ראג'קי, פ. וינקלר, ר. בארטש, ג'יי פורטנר, ג'יי היינפלנר, ס.ל. גודמן, מ. וולר, ג. שייטהילם, מ. פרוסר (2013). דפוסי פלישה בגרורות מוחיות של סרטן מוצק. אונורולוגיה נוירו.