第七章-细胞粘附分子.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,细胞与细胞密切接触,并相互作用,是多细胞,生物重要生命现象。,细胞的接触和相互作用依赖于,细胞外基质,（ECM）和细胞表面粘附分子。,ECM 填充于细胞间隙，连接细胞并交织成网,络结构，处于其间的细胞可沿网络移动,细胞表面粘附分子一般是,ECM 中与粘附相,关的蛋白质或多糖分子的受体,。这些受体,介导了细胞的粘附和移动,几乎所有的 ECM 和细胞表面粘附分子都是,糖蛋白,，其糖链直接或间接地与细胞粘附,有关,ECM与细胞和细胞的粘附,糖氨聚糖,胞内附着蛋白,细胞黏附分子,细胞骨架蛋白,细胞间质黏附,多聚黏附蛋白,间质蛋白聚糖核心蛋白,糖氨聚糖,第一节 细胞外基质粘附分子,一、纤连蛋白,二、层连蛋白,ECM,主要由纤维状的,胶原、透明质酸、蛋白聚糖和糖蛋白,构成。各组分,按不同比例形成不同类型的 ECM,，分别型执行其特定的功能。,ECM,与细胞中,若干生理功能有关,，如,细胞的形态、运动及分化密切相关,。,一,些组织细胞（如皮肤）的,胞外基质,只是一层很薄膜，称,基膜（basal,lamina）。,该基膜中的胶原可形成二,维的网状结构。,如,肾小球基膜宛如一张多孔的滤膜,，,只能使血液中的水分子及小分子化合,物进入肾小管。,Basement membrane,Major components:,Collagen IV and laminin,Basement membrane,in kidney glomerolus,human skin,Basement membrane,Epidermis,Nucleus,Dermis,表皮,真皮,Capillary,Kidney tubule,500 nm,肾小管,毛细管,一、纤连蛋白（fibronectin,Fn）,1.Fn 的一般特征 2.Fn 的结构和基因,3.Fn 的聚糖结构 4.Fn 的功能,一种多功能糖蛋白,，广泛存在于基质、基底膜及各种体液中。,体内许多细胞可合成分泌,Fn,，,但,成纤维细胞分泌量最多,。血浆,Fn,主要来自,肝细胞,。,Fn 分子具有,多个结构域,，可分别与,胶原、纤维蛋白、肝素、DNA 乃至细胞,发生专一性结合。,Fn 分子的,结合性质,影响,细胞形态、组,织器官整体性，细胞粘附、移动、增殖、,分化、吞噬,等功能。,1.Fn 的一般特征,根据分布的不同将 Fn 分成,两种形式：,血浆 Fn：,存在于血浆，可溶。,细胞 Fn：,由细胞分泌并定位于细胞表,面或进入胞外基质，仅在 pH 小于 3,或大于 10.5 时才溶解。,存在于,羊水、脑积液、精液等体液及细胞,外的基质中,发现有 Fn。唯独,红细胞和胚胎,神经脊细胞不含 Fn,。,Fn 单体分子量为 250kD左右，通常以,2聚,体,形式存在。也有,多聚体（如成纤维细胞,Fn）,。分子中含糖量为 512%。,2.Fn 的结构和基因,由 3 种不同类型的,内在同源序列,结构（internal,sequence homology）重复出现而构成.,内在同,源序列,分,三种类型,：,型,：由,41-52 个氨基酸形成两个相连的指圈,，含,两个链内二硫鍵。在Fn 分子,内重复出现 12,次,，同源性为 18-60%.,结构,型：,有两个链内二硫键，含 60 个氨基,酸，每分子 Fn 中只有,两个重复,，,前后毗邻，同源性约 50%,型：,分子量较、型大，由 90 个氨,基酸组成，,不含组氨酸残基,，,多次,重复,，同源性仅为 30%,Fn 的 3 种同源结构,II,III,Fn 分子的结构域,肝素,纤维蛋白,肌动蛋白,胶原蛋白,纤维蛋白,细胞,肝素,纤维蛋白,RGD:Arg-Gly-Asp，,与整连蛋白结合,Fn,基因,Fn 是单一基因产物，但由于 mRNA,的,剪接不同，可产生多种 mRNA,（人,类多达10种）。,通常,血浆 Fn 分子,中两条链的长短相,差 95 个氨基酸,，原因在于同一个,外显子中的 5 侧有两个剪接位点。,在,细胞结合结构域,和,肝素结合结构域,之间有,含 270 个核苷酸的完整外显子，称作,额外,结构域（extra domain）,，,编码完整的,型同源结构,，为,细胞Fn,所特有。,Fn 基因高度保守，其中,C 端 27 个氨基,酸是绝对保守,（人和牛40个AA相同）。,Fn 基因的细胞特异性剪接,成纤维细胞,表达 Fn 的,两个额外结构域（EB、EA,），所形成的 Fn 含有与受体结合的结构域，使这些 Fn 粘附于细胞表面。,肝细胞,不表达 Fn 的额外结构域，,所以合成的 Fn 不能粘附在细胞表面而在血液中循环,Fn与细胞结合,Fn借助分子中,细胞结合结构域,与多种细胞结合，分子中,GRGDS序列,使结合效率提高。,3.Fn 的聚糖结构,Fn 是大分子糖蛋白，每分子可有,8-10 条,N-聚糖,，但也可不带聚糖。,Fn 分子还含有一条,O-GalNAc 聚糖,。,不同形式 Fn 有不同的功能，部分可归结于,其,糖链结构的差异,Fn 的,糖基化与其溶解度,和,抵抗蛋白酶,的作,用有关,4.Fn 的功能,从 Fn 分子结构域来看，Fn 对,肝素、胶原、,纤维蛋白、蛋白聚糖、肌动蛋白、DNA 乃,至细胞,等都具有很高的亲和力，Fn的这种,结合功能,可引发一系列,体液内或细胞内,的,变化。,Fn,对细胞的作用,是通过,细胞膜表面的受,体整连蛋白,来完成的。,Fn 与其受体结合，而,受体将细胞外 Fn,与细胞内侧的细胞骨架蛋白连成一体,，形,成胞外信息传入胞内的完整体系，从而影,响着细胞的生命过程.,Fn 与细胞粘附和移动,胞内：,与 Fn 结合的细胞含有,丰富的肌动蛋,白，,通过,粘着斑蛋白（vinculin）和踝蛋白,（talin）与 Fn 受体的胞内结构域连接,，从而,形成网络结构，维持细胞的形态。,胞外：,Fn 和其他 ECM 成分交织成一个,疏松,的网状结构,，,使细胞能沿着网状纤维而移动,。,Fn 与细胞分化,骨髓是体内造血细胞增殖、分化的场所，含有大量,Fn，尤其是在,造血集落区,，提示 Fn 可能帮助造血细,胞粘附至基质上，影响细胞的成熟过程。,红系母细胞及分化不完全的网织红细胞,能特异地粘,附于铺有 Fn 的平皿上，随着,红细胞的分化成熟逐渐,失去了对 Fn 的亲和力,，这是因为细胞成熟过程中,Fn 受体的丢失或修饰。,Fn 与血凝及损伤修复,血凝反应产生的,纤维蛋白网状结构与血液,中 Fn纤维蛋白结合,，形成更坚的血凝块。,组织发生损伤时，,成纤维细胞和包括巨噬,细胞在内的免疫系统细胞随即移动至损伤部位,。,此过程需要 Fn 分子参与，使细胞粘附于Fn 才,能进一步移动，填塞修复创面。,Fn 聚糖的作用,Fn 的聚糖结构可保护 Fn 免遭蛋白酶水解。,Fn 的聚糖结构可能与某些细胞在胚胎期的,移动及到达靶部位有一定的关系,二、层连蛋白（laminin,Ln）,在体内，所有基膜均含有,型胶原、硫酸肝素蛋白聚糖、巢蛋白（entactin）和层连蛋白,。Ln 也称为,型胶原基质,蛋白聚糖,型胶原,层连蛋白,巢蛋白,基底膜模型,1.Ln 的结构,Ln 是,多结构域糖蛋白,，Mr 900kD,由 3 条多肽链（A、B1 和 B2）通过二,硫键连接而成，电镜下呈,十字型,分子结构及功能域,A 链,C 端为一庞大的球形结构，为,硫酸肝素结,合位点,；,B1 链,N 端的两个小球构成型胶原结合的区域；,B2 链,N 端一个小球结合胶原或硫酸酯；,三股链共同形成的,中间区域,可与许多细胞表面的,整连蛋白,结合。,硫酸肝素结合位点,轴突结合位点,整连蛋白或巢蛋白,结合位点,胶原或硫酸酯,结合位点,型胶原,结合位点,硫酸酯结合位点,螺旋卷曲型,螺旋,Ln的结构,Ln 的糖链,Ln 含糖达 12-15%，绝大部分的聚糖,是,复杂型 N-聚糖,，结构形式多样。,基本特征,：末端存在,半乳糖,，也有,唾,液酸和多聚乙酰氨基乳糖,结构。,具有组织和种族特异性,2.Ln 的功能,Ln 介导,上皮细胞及内皮细胞粘着于基膜,，,从而影响细胞的,生长、分化和运动,Ln,可能与某些疾病，如,糖尿病、肾病、类,风湿性关节炎、感染等有关,，也和,抗感染,有关,，尤其对于,肿瘤细胞的浸润、转移,可,能有重要作用,Ln,的,聚糖,参与细胞的粘附和铺展,，与凝集,素样受体结合，鸡神经干细胞的移动等细,胞事件,原生殖细胞（绿色）沿着肠系膜背侧移动然后发育,成性腺。红色是 Ln，与细胞的移动有关,神经脊细胞,红细胞,淋巴细胞,原始胚细胞,第二节 细胞表面粘附分子,一、整连蛋白,二、层连蛋白受体,三、钙粘蛋白,四、免疫球蛋白家族,五、CD44,六、血管地址素,七、选凝素,与细胞粘附有关的,细胞膜受体,种,类颇多，其中包括,整连蛋白家族、层,连蛋白受体、钙粘蛋白、选凝素家族、,免疫球蛋白家族、CD44(分化簇)和,血管地址素,等,.,一、整连蛋白,结构和组织细胞分布,2.,整连蛋白与细胞骨架蛋白,3.,整联蛋白介导信号转导,整连蛋白,为,和亚基,形成的,异源二聚体,。,亚基：,至少有,14 种,亚型，Mr 在120kD-,180kD之间;,亚基：,至少有,8 种,亚型,Mr在90kD-100kD,之间。,真正存在的,二聚体相当有限,（20 种左右），,因为有些 亚基仅与特定的 亚基组合,结构和组织细胞分布,和 亚基都是,型跨膜糖蛋,白。,绝大多数情况下，C 端胞内肽,段很短，小于 50 个氨基酸（4,亚基除外，1000 个氨基酸）。,和 亚基,的,N 侧胞外肽段,以非,共价键结合形成,二聚体,。和,亚基均含有,丰富的二硫键，产生较为,紧密的折叠结构，,有利于,抵抗细胞蛋,白酶的水解。,亚基,近 N 端,含有一段由,7 个重复折,叠同源序列,组成的肽段，,外侧的 3或 4,同源序列含,Asp X Asp X Asp GlyXXAsp,，,为,结合二价阳离子,所必需。阳离子结合,可影响配体的亲和力及专一性。,整连蛋白的结构,粘着斑蛋白,辅肌动蛋白,桩蛋白,踝蛋白,粘着斑激酶,纤连蛋白,ArgGlyAsp,亚基还原，可产生两个肽段,体内大部分组织能表达,11、21、31,和 61整连蛋白,，,与胶原和层连蛋白(Ln)结合,与,Fn 结合的是 51 整连蛋白,，在大部分组织,中（大血管内皮细胞除外）表达很少,5亚基在表皮细胞高度表达,，主要,与 5 和6,组合成二聚体,白细胞主要含 2 亚基,，也有,41、47、,51 和61,血小板,的整连蛋白仅为,2b3,2.整连蛋白与细胞骨架蛋白,粘着斑,(focal adhesion，细胞骨架和质膜的特化结构）,和半桥粒体,（hemidesmosome，一种细胞衔接点将上皮细胞基底与下层基膜相连）,，,两者的生成都涉及整联蛋白和细胞骨架蛋白的相互作用。,粘着斑,由,整联蛋白与胞内的骨架蛋白,(踝蛋白、,粘着斑蛋白、辅肌动蛋白和张力蛋白等),共同形成。,整联蛋白与细胞骨架蛋白的结合,粘附启动时，骨架蛋白在粘着斑的质膜内侧有机聚集,，如,粘着斑蛋白二聚化，再与桩蛋白（paxillin）、张力蛋白和辅肌动蛋白等相连。,3.整联蛋白介导的信号转导,整联蛋白转导信号由,粘着斑复合物形,成而开始,，介导整联蛋白信号的许多蛋,白质也参与一些生长因子受体介导的信,号转导,整联蛋白可引起,蛋白酪氨酸磷酸化,，,该酶称为酪氨酸蛋白激酶（TPK），也,称,粘着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK）,粘着班激酶的结构和信号转导,Grb2、Crk、Csk:,SH2-SH3信号分子，其中 Csk 是一种蛋白激酶,mSOS、C3G、Ras:,小分子 GTP 酶，其中 Grb2 与 mSOS 形成复合物,SH:,Src 同源序列，可特异地与硫酸酪氨酸结构模体结合,Src:,一组非受体的酪氨酸蛋白激酶家族,胞内,二、层连蛋白受体,层连蛋白受体（Ln-R）,较广泛地分布于各种细胞,表面。已知的,Ln-R 有 17 种,，据其结构和与 Ln 作,用方式,可分为,整连蛋白,(,由于整连蛋白的部分组合也,以Ln作为配体，因此，都具有Ln-R作用,)和,非整连蛋,白,两大类：,整连蛋白类：,有 a11、a21、a31、a61、,a71、a64、a53、a32、,八 种,。,非整连蛋白类：,有 9 种,，大多为,糖结合蛋白,，,与层连蛋白的亲和性普遍高于整联蛋白。,三、钙粘蛋白,钙粘蛋白（cadherin）:,是一类依赖钙的跨膜细胞,粘附分子，在,细胞间的连接、维持组织形态及导,胚胎组织分化等,方面起重要作用,钙粘蛋白,是一种,唾液酸化的糖蛋白,，有,多种形式,，,含,723-748 个氨基酸,残基，同源性达50-60%，,型膜蛋白.,其,一级结构分为,4 个部分,：,信号肽、折叠成 5,个功能区的细胞外片段、高度疏水区形成的跨膜,片段和相当长度的细胞内片段,胞外片段中近 N 端,的 3 个功能区含有,钙结合部位,，最外侧功能区中的,His-Ala-Val,三肽与该功能区的,细胞间粘附功能关系密切,.,胞内,C,端,通过与,胞内,、,、,连环蛋白,（,catenin,）,等分子结合，,将钙粘蛋白结合到骨架蛋白,-,肌动蛋白丝,上,钙粘蛋白,通过,同嗜性结合,方式（即某种细胞,表面钙粘蛋白与相邻细胞上的钙粘蛋白,合）连接细胞。,钙粘蛋白,是,哺乳动物胚胎发育期细胞,细,胞联合的重要粘附因素,，不仅参与产生,胚,胎早期的致密效应,，而且还,涉及胚胎晚期,的组织分化,功能,钙结合部位,骨架-肌动蛋白,钙粘蛋白的结构,钙粘蛋白介导的钙离子依赖性细胞粘附,同嗜性结合,钙粘蛋白介导 ECM 与细胞质之间的信号转导,钙粘蛋白,肌动蛋白丝,连环蛋白,钙粘蛋白的组织分布,根据钙粘蛋白的组织分布，可分成,3 类：,E、N 和 P。（E：表皮细胞，N：神经细,胞，P：胎盘而得名）,钙粘蛋白的,表达是随组织分化、胚胎发育,而变化,的。在成人几乎所有,表皮细胞都可,合成E 和 P 钙粘蛋白。,P 钙粘蛋白,也可在,滋养层细胞、心、,肺和小肠表达,；,N 钙粘蛋白,除在,神经系统,出现外，,也可见于,肺、心、骨骼肌、晶体、胚,胎中胚层和神经外胚层,。,四、免疫球蛋白家族,（Ig-SF）,免疫球蛋白超家族细胞粘附分子,包括:,与,细胞抗原性有关的分子:,组织相容性抗原、,CD4、CD8 和其他 T 细胞受体。,与神经生长发育有关的分子:,神经细胞粘附,分子（N-CAM）,有20多种。,与白细胞投送有关的分子:,胞间粘着分子（ICAM-I）、血管细胞粘着,分子(VCAM-I）、血小板内皮细胞粘着分,子（PECAM-1）。,与信号转导有关的分子:,集落刺激因子-1 受体、血小板源生长因子,(PDGF）受体等.,Ig-SF 分子:,通常由,70-110 个氨基酸,组,成，内含,7-9个折叠结构,，两个,相邻的 折叠结构借各种,二硫键,相连,此类细胞粘附分子均,具有共,同的免疫球蛋白样结构.,免疫球蛋白超家族分子结构,五、CD44,CD44,（Cluster of differentiation 44）,是一组,分布广泛,、Mr.,85160kDa,的多分,子形式的,膜蛋白,，,含糖量很高,。,Mr 较大,（150kD以上）的 CD44 主要出现于,表皮,细胞和间皮细胞,，充当透明质酸的受体.,CD44 含有,相同的,胞外 N 末端序列、跨,膜结构域和胞内肽段,。所,不同的,仅在于与,跨膜结构域,紧连的胞外序列,.,CD44,的,功能,主要是,作为淋巴细胞归巢至,淋巴结的受体,。过程,涉及淋巴细胞活性、,淋巴细胞生成和同种或异种胞的粘附,机制,.,六、血管地址素,血管地址素（vascular addressin):,有,粘膜型,和,外周淋巴结型.,肿瘤细胞,通过,血管地址素,选择性地与靶器,官微血管内皮的某些分子结合，从而在靶,器官的特定部位形成,转移灶,.,七、选凝素,选凝素（selectin）:,是一类动物凝集素，有,白细胞（L-selectin）、内皮细胞（E-selectin）和血小板（P-selectin）,三种，型膜蛋白.,N 端,有一个约,120130 氨基酸,残基的,糖识别结构域,（CRD）,，紧接一个,表皮生长因子（EGF）结构域,和,高度保守而数目不等,的,重复顺序,，称为,补体结,合蛋白域（CBP）,，,C 侧,是,跨膜结构域,以及,很短,的胞内结构域。,L-、P-、E-选凝素,分别含有,2,、,4-6,和,9个重复,的,补体结合蛋白域,（CBP）.,三类选凝素都能,识别和结合细胞膜上,的聚糖配体,，从而,介导白细胞和内皮,细胞或血小板之间的粘附.,选凝素,凝集素样结构域,