17.6: Як клітини утримуються разом і як вони спілкуються

Last updated
Save as PDF

Page ID: 6132

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Білки та глікопротеїни на клітинних поверхнях відіграють важливу роль у взаємодії клітин зі своїм оточенням та з іншими клітинами. Деякі білки в глікокаліксі сусідніх клітин взаємодіють з утворенням клітинно-клітинних з'єднань, а інші взаємодіють з позаклітинними білками і вуглеводами з утворенням позаклітинного матриксу (ЕКМ). Треті є частиною рецепторних систем, які зв'язують гормони та інші сигнальні молекули на поверхні клітини, передаючи інформацію в клітину шляхом передачі сигналу.

A. клітинні з'єднання

Клітинні з'єднання виконують різні функції в клітині і тканині. Клітинні з'єднання в здорових клітині служать для щільного зв'язування клітин, надання тканинам структурної цілісності і для того, щоб клітини, що контактують один з одним, передавати хімічну інформацію безпосередньо між ними. Електронні мікрофотографії та ілюстрації різних клітинних з'єднань показані на наступній сторінці.

Тугі з'єднання (zonula occludens) характерні для аркушів епітеліальних клітин, які вирівнюють просвіти органів (наприклад, кишечник, легені тощо). Зонула відноситься до того, що ці структури утворюють смугу, що оточує цілу клітинку, прикріплюючи її до всіх оточуючих клітин. Оклюденс відноситься до «водонепроникного» ущільнення або оклюзійного бар'єру щільних з'єднань, що зупиняє міжклітинні рідини від перетину на іншу сторону аркуша клітин, проходячи між клітинами. Щільне з'єднання мембранних білків (TJMP) створюють водонепроникний бар'єр між клітинами.

Десмосоми (адгеденс стиків) по суті склеюють (склеюють) клітини між собою, надаючи тканинам їх міцність. Поясні десмосоми (zonula adhedens) оточують цілі клітини, міцно зв'язуючи їх з сусідніми клітинами. Плямисті десмосоми (прилипання макули) діють як заклепки, прикріплюючи клітини на «плямах». В обох випадках кадгеріни перетинають клітинні мембрани з внутрішньоклітинних білків бляшок, охоплюючи міжклітинний простір, щоб зв'язати сусідні клітинні мембрани разом. Бляшки в свою чергу з'єднуються з проміжними нитками (кератином) цитоскелета, додатково зміцнюючи міжклітинні прикріплення і, таким чином, тканинний клітинний шар.
Розривні з'єднання, третя клітинна стик, не стільки фізично зв'язують клітини разом, скільки забезпечують хімічний зв'язок між клітинами. Структури коннексонів, виготовлені з білків коннексину, діють як пори, які відкриваються, щоб забезпечити прямий рух іонів та малих молекул між клітинами. Це спілкування іонним або молекулярним рухом відбувається досить швидко, гарантуючи, що всі клітини в аркуші або іншої тканини в одному метаболічному стані можуть реагувати один на одного і переходити в інший стан одночасно. У рослин ми бачили плазмодезмати, які виконують функції, подібні до розривних з'єднань клітин тварин.

310 Структура та функція з'єднання клітин

Багато білків глікокалікса, які взаємодіють, утворюючи з'єднання між клітинами, є глікопротеїнами. Як правило, білки, які взаємодіють, щоб зв'язати клітини разом, називаються I міжклітинними молекулами C Cell A адгезією M (ICAM s). До них відносяться селектини. Під час згортання крові селектини на одному тромбоциті розпізнають і зв'язують специфічні рецептори на інших тромбоцитах, сприяючи згустку. NCams - це ще один вид ICAM, ті з цукристими імуноглобуліновими доменами, які взаємодіють спеціально для забезпечення нейронних зв'язків. Ми вже бачили кальцієзалежні кадгеріни, які беруть участь у формуванні адгеденс-з'єднань (десмосоми). Це, по суті, «клей», який зв'язує клітини разом, утворюючи міцні зв'язкові тканини та аркуші клітин.

Деякі приклади мембранних білків, які дозволяють розпізнавати клітинні клітини та адгезію, наведені на наступній сторінці.

311 Глікокалікс: цукру ковалентно пов'язані з білками плазми мембрани

312 Функції молекули адгезії клітин у глікокаліксі

Б. рак і клітинні з'єднання

Під час ембріогенезу клітини мігрують з точки походження, приєднуючись до позаклітинного матриксу (ЕКМ) та рухаючись вздовж нього, який діє як шлях до кінцевого пункту призначення клітини. Цей ECM (або базальна пластинка) складається з виділень з інших клітин..., або з самих мігруючих клітин! Однією з основних секрецій є фібронектин. Однією з його функцій є зв'язування з інтегральними мембранними білками, званими інтегранами, прикріплюючи клітини до ECM. Під час розвитку інтегіни реагують на фібронектин сигналізацією клітинної і тканинної диференціації, в комплекті з утворенням відповідних клітинних з'єднань. Впорядкована послідовність експресії генів та синтезу мембранного білка дозволяють розвиваючим клітинам розпізнавати один одного як різні або однакові. Вплив клітинних поверхонь на диференціювання тканин наведено нижче.

Рання різниця між еукаріотичними нормальними і раковими клітинами полягає в тому, як вони ростуть в культурі. Нормальні клітини осідають на дно культуральної страви при розміщенні в середовищі росту. Потім вони ростуть і діляться, збільшуючись в кількості, поки не досягнуть злиття, коли один шар клітин повністю покриває дно страви. Клітини в цьому моношарі, здається, «знають» припиняють ділення, ніби вони завершили формування тканини, наприклад, клітинного шару епітеліальних клітин. Це явище, спочатку зване контактним гальмуванням, передбачає, що клітини дають знати один одному, коли вони закінчили формувати тканину і можуть припинити циклічність і ділення. Навпаки, ракові клітини не припиняють ділитися при злитті. Замість цього вони продовжують рости і ділитися, накопичуючись в кілька шарів.

Серед інших недоліків, ракові клітини не утворюють розривних з'єднань і, як правило, мають менше кадгеренів та інтегранів у своїх мембранах. Таким чином, ракові клітини не можуть повідомити один одного про те, коли вони досягають злиття. Вони також не можуть утворювати тверді прилягання стиків. In vivo, дефіцит інтегронів перешкоджає зв'язуванню ракових клітин і реагування на фібронектин. Тому вони також мають труднощі міцно прикріплюватися до позаклітинного матриксу, що може пояснити, чому багато видів раку метастазують або поширюються з початкового місця утворення. Ці відмінності в зростанні культури між нормальними і раковими клітинами показані нижче.

313 Формування глікокалікса, нормальний розвиток та рак

314 Роль позаклітинного матриксу в міграції та розвитку клітин