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細胞粘附

多細胞生物能夠有機地將眾多的細胞聯系在一個整體中,少不了細胞間的黏附作用。細胞粘附是一個動態過程,是細胞最基本的生命活動,在細胞增殖、維持活性、分化和遷移中具有關鍵作用。細胞粘附,指的是單個細胞粘附到另一個細胞或其他一些無生命體表面的能力,比如,細胞外基質 (ECM))。一旦細胞黏附發生異常,就會出現嚴重的病理變化,包括腫瘤的增殖、轉移和抵抗凋亡等,所以了解細胞在多細胞生物中如何相互作用非常重要[1] [2]

為了將細胞與細胞或細胞外基質連接在一起,細胞粘附過程中會涉及一系列蛋白,尤其是細胞粘附分子(CAM),CAM作為將細胞固定在另一個表面的中間體。粘附分子通常分為五種,整合素(integrins)、選擇素(selectins)、鈣粘蛋白(cadherins)、免疫球蛋白超家族 (IgSF) 成員和其他如粘蛋白[3]

1、整合素與細胞粘附

整合素介導細胞和細胞外基質的黏附主要是通過形成局部黏附的結構[4]。整合素是跨膜蛋白,由α和β異源二聚體組成。在哺乳動物中發現18個α亞單位和8個β亞單位可構成24種不同的整合素。每個亞單位由三部分組成,一個長的細胞外節段、跨膜節段和較短的細胞內節段。同一種整合素在不同細胞類型中的配體結合特異性不一樣。可能是因為其他細胞特異性因子可以通過與整合素相互作用來調節二者的結合活性(圖 1)。

The diagram of the structure of integrin

圖1. The diagram of the structure of integrin

2、選擇素與細胞粘附

選擇素是一類Ca2+依賴性粘附分子。其胞外域包括三個結構域:N端的C型凝集素結構域、EGF樣結構域和重復次數不同的補體結合蛋白結構域。選擇素是通過凝集素結構域來識別糖蛋白及糖脂分子上的配體,主要參與白細胞與脈管內皮細胞之間的識別與粘附。目前已知的選擇素有三種:L選擇素、E選擇素及P選擇素。其中,L選擇素廣泛存在于各種白細胞的表面,參與驗證部位白細胞的出脈管過程;E選擇素存在于活化的血管內皮細胞表面;P選擇素貯存在血小板的α顆粒及內皮細胞的Weibel-Palade小體中。炎癥時活化的內皮細胞表面首先出現P選擇素,隨后出現E選擇素。它們對于召集白細胞到達炎癥部位具有重要作用。

3、鈣黏素與細胞粘附

鈣黏素也是一類Ca2+依賴性粘附分子,介導細胞間的連接[5]。鈣粘素可分為三個亞型,包括E-鈣粘蛋白N-鈣粘蛋白P-鈣粘蛋白。盡管所有亞型在分子量、Ca2+依賴性和蛋白酶敏感性方面都相似,但每個亞型都具有獨特的組織分布和免疫特異性。鈣粘蛋白在細胞間聯系建立和穩定性中起著至關重要的作用[6]。鈣黏素除了介導細胞連接,還參與細胞分化,并對細胞遷移有抑制作用。

4、免疫球蛋白超家族與細胞粘附

免疫球蛋白超家族是人體內數量最大、多樣性最強的蛋白家族,擁有近765個家族成員。免疫球蛋白超家族的成員包括主要組織相容性復合物 I 類和 II 類分子、T 細胞受體復合物蛋白、病毒受體和細胞表面糖蛋白[7]。屬于免疫球蛋白超家族 (Ig-SF) 的粘附分子通常在細胞與細胞間的粘附中起核心作用,其中許多分子與癌癥進展和轉移表型有關[8]

參考文獻:

[1] Khalili AA, Ahmad MR. A Review of Cell Adhesion Studies for Biomedical and Biological Applications [J]. Int J Mol Sci. 2015; 16(8): 18149-18184.

[2] Akiyama SK. Integrins in cell adhesion and signaling [J]. Hum Cell. 1996 Sep;9(3):181-6.

[3] Samanta D, Almo SC. Nectin family of cell-adhesion molecules: structural and molecular aspects of function and specificity. Cell Mol Life Sci. 2015, 72:645–58.

[4] Bachmann M, Kukkurainen S, Hyt?nen VP, Wehrle-Haller B. Cell Adhesion by Integrins [J]. Physiol Rev. 2019, 99 (4): 1655-1699.

[5] Takeichi M. The cadherins: cell-cell adhesion molecules controlling animal morphogenesis [J]. Development. 1988, 102 (4): 639-55.

[6] Ma?tre JL, Heisenberg CP. Three functions of cadherins in cell adhesion [J]. Curr Biol. 2013, 23 (14): R626-R633.

[7] Soroka V, Kasper C, Poulsen FM. Structural Biology of NCAM. Neurochemical Research [J]. 2008:1–12.

[8] Wai Wong C, Dye DE, Coombe DR. The role of immunoglobulin superfamily cell adhesion molecules in cancer metastasis [J]. Int J Cell Biol. 2012; 340-296.


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