MULTICELLULÁRIS SZERVEZŐDÉS: SEJT-SEJT (SEJT-MÁTRIX) KÖLCSÖNHATÁSOK 1. Bevezetés (2.)Extracelluláris mátrix (ECM) (Kollagén, hialuron sav, proteoglikánok) (3.)Multiadhéziós fehérjék és sejtfelszíni receptorok - Laminin, nidogén - Fibronektinek Sejtfelszíni receptorok: - Integrinek (sejt – mátrix, sejt – sejt) 4. Sejt-sejt adhéziós molekulák - Kadherinek Ca2+ mellett, (pl. E-, N-, P-kadherinek - Ig szupercsalád Ca2+ nélkül (pl. N-CAM) - Szelektinek, Ca2+ mellett 5. Sejt junkciók (specializált kapcsolatok) - okklúziós junkciók – szoros junciók - kihorgonyzós junkciók – adherens junkciók - funkcionális junkciók – gap (rés) junkciók
Szabó Gábor: Sejtbiológia (Medicina, 2009) 9.2 Multicelluláris szerveződés: ...(oldalak: 504-513)
1. Bevezetés
Sejt-sejt adhéziós fehérje
Citoszkeletális fehérjék Intracelluláris kapcsoló fehérje
Sejtfelszíni receptor
Plazmamembrán
Sejtfelszíni proteoglikán mag fehérje
Multiadhézós fehérje
Glükózaminoglikánok Mátrix proteoglikán mag fehérje
Kollagén rost
(3.) (a)
Multiadhéziós fehérjék és sejtfelszíni receptorok A lánc
L1
L4
B1 lánc L2 L3 helikálisan tekeredett hurok
B2 lánc Diszulfid kötések L5
25 nm
(b)
LAMININ Három polipeptid (MW: 820,000) L1 = integrin vagy nidogén kötőhelye L2, L4 = szulfonált lipid kötőhelye L3 = IV. típusú kollagén kötőhelye L5 = idegsejtek sejtfelszíni receptorainak kötőhelye L6 = proteoglikán kötőhelye
L6 Laminin Nidogén hélix
N1
N2
NIDOGÉN (MW: 158,000) N1 = kollagén vagy proteoglikán kötőhelye N2 = laminin kötőhelye
(3.)
Multiadhéziós fehérjék és sejtfelszíni receptorok Fibronektin filamentumok Fibroblasztok
(3.)
Multiadhéziós fehérjék és sejtfelszíni receptorok
FIBRONEKTIN
Dimerek Sejteket rögzítik az ECM-hez RGD-t prezentál Normál sejtek választják ki Rákos sejtek nem választják ki Elősegíti a sejtek vándorlását
(3.)
Multiadhéziós fehérjék és sejtfelszíni receptorok FIBRONEKTIN
III típusú ismétlődő szakasz (kb. 100 aminosav)
RGD bemutatás
Arginin, glicin, aszparagin sav
(3.)
Multiadhéziós fehérjék és sejtfelszíni receptorok
(3.) Ligand kötő régió
Multiadhéziós fehérjék és sejtfelszíni receptorok INTEGRINEK
12-15 nm
8 nm
Cisztein gazdag ismétlődő szakaszok
12-15 nm
αβ heterodimerek, az emlősöknél 19 α és 8 β van, 152 kombinációból kb. 24 fajta van. Ca2+ mellett kötődik β1 ECM-hez kötődéshez β2 sejt-sejt kölcsönhatás (fehérvérsejtek) RGD preferencia (arginin, glicin, asp. sav) Kd=10-6-10-8 M, viszonylag gyenge, néha aktiválni kell (vérlemezke αIIbβ3)
Plazmamembrán
(3.)
Multiadhéziós fehérjék és sejtfelszíni receptorok
(3.)
Multiadhéziós fehérjék és sejtfelszíni receptorok
(3.)
Multiadhéziós fehérjék és sejtfelszíni receptorok
Sejten kivüli tér Fibronektin szálak
Plazmamembrán
Aktint tartalmazó 7 nm-es mikrofilamentumok
0.5 m
(3.)
Multiadhéziós fehérjék és sejtfelszíni receptorok
Piros: aktin filamentek, zöld: integrin molekulák
4. Sejt-sejt adhéziós molekulák
Homofil adhézió (1940, máj és vese sejtek disszociációja és összekeverése) Kötődések típusai
HOMOFIL KÖTŐDÉS
HETEROFIL KÖTŐDÉS
KÖTŐDÉS EXTRACELLULÁRIS MOLEKULA SEGÍTSÉGÉVEL
Ig-szerü domének
Adhéziós domén
Lektin domén
III típusú fibronektin Külső tér Plazmamebrán Citoszól
Szelektinek Ig szupercsalád Kadherinek
4. Sejt-sejt adhéziós molekulák
4. Sejt-sejt adhéziós molekulák
Kadherinek Homofil kötődés Típusai:
E-kadherinek (ovomorulin), epitél sejtek N-kadherinek, idegrendszer, lencse stb. P-kadherinek, szív, bélrendszer stb.
Ca2+ mellett kötődik L sejtek transzfekciója Az utolsó 100 aminosav szükséges a kötődéshez (kiméra, mutagenézis) Embriogenezis (E- helyett N- kadherinek)
4. Sejt-sejt adhéziós molekulák Kadherinek
Kadherinek
4. Sejt-sejt adhéziós molekulák
4. Sejt-sejt adhéziós molekulák
Ig szupercsalád N-CAM – nerve cell adhesion molecule –
Három forma - “alternative splicing” Ca2+ nem szükséges a kötődéshez
Sziálsav (negatív töltésű cukorszármazék - embriogenezis 30% sziálsav – gyenge kölcsönhatás - differenciálódás 10% sziálsav – erősebb kölcsönhatás
4. Sejt-sejt adhéziós molekulák “Alternative splicing”
4. Sejt-sejt adhéziós molekulák
4. Sejt-sejt adhéziós molekulák
SZELEKTINEK Ca2+ szükséges a kötődéshez
Cukrot kötőhelye van P-szelektin, Extravazáció (PAF, αLβ2 ICAM-1) (PAF: platelet acivating factor ICAM-1: intracellular adhesion molecule-1) Leukocita adhéziós deficiencia (β2)
4. Sejt-sejt adhéziós molekulák
4. Sejt-sejt adhéziós molekulák
EXTRAVAZÁCIÓ
EXTRAVAZÁCIÓ
4. Sejt-sejt adhéziós molekulák
5. Sejt junkciók
Sejt junkciók (specializált kapcsolatok)
-
okklúziós junkciók – szoros junkciók
-
kihorgonyzós junkciók – adherens junkciók
-
funkcionális junkciók – gap (rés) junkciók
5. Sejt junkciók Apikális felszín Mikrovillus
Szoros junkciók Adherens junkció Pont dezmoszóma
Laterális felszín
Gap junkciók
Intermediális filamentumok Hemidezmoszóma Bazális lamina
Bazális felszín
Szoros junkció
5. Sejt junkciók
5. Sejt junkciók
Szoros junkció okklúziós junkció
Mikrovillusok
Impermeábilis vízben oldódó molekulák számára Szomszédos sejteket összekapcsoló fehérje
Szoros junkció Fehérje sor Intercelluláris tér
Megakadályozza a membrán komponensek diffúzióját az apikális és bazolaterális membrán között Két sor fehérje részecske
5. Sejt junkciók
Szoros junkció okklúziós junkció
5. Sejt junkciók
Adherens junkciók (kihorgonyzó junkciók) Junkció
Transzmemb. kötő fehérje
Extracelluláris Intracelluláris ligand citoszkeleton
Intracelluláris adapter fehérje
Adhéziós öv (Sejt – sejt)
kadherin
szomszédos sejt aktin filamenkadherinje tumok
kateninek plakoglobin
Dezmoszóma (Sejt – sejt)
kadherin
szomszédos sejt intermediális kadherinje filamentumok
dezmoplakinok plakoglobin
Adhéziós plakk integrin (Sejt – mátrix) α6β4
extracelluláris mátrix fehérje
aktin filamentumok
talin, vinkulin
Hemidezmoszóma (Sejt – mátrix)
extracelluláris mátrix fehérje
intermediális filamentumok
dezmoplakin szerű fehérje
integrin
α6 β4
5. Sejt junkciók
Adhéziós öv zonula adherens
5. Sejt junkciók
Plazmamembrán Sejt-sejt közötti tér
Citoplazmatikus 5. Sejt junkciók lemez (plakoglobin)
Dezmoszóma
Dezmoglein és dezmokollin (transzmembrán kötő fehérjék)
Keratin intermediális filamentumok
5. Sejt junkciók Epitél sejt
Integrin Plazmamembrán
Intermediális filamentumok Lemezek
Hemidezmoszóma
Horgonyzó laminin szálak Bazális lamina
Kollagén
Fokális kontaktus, adhéziós plakk
5. Sejt junkciók
T: talin, V: vinkulin, Ten: tenzin, Pa: paxilin, α-Ac1: α-aktinin
Fokális kontaktus, adhéziós plakk
5. Sejt junkciók
Fokális kontaktus, adhéziós plakk
5. Sejt junkciók
5. Sejt junkciók
Gap (rés) junkciók - funkcionális junkciók 2 nm rés (gap) 1.5 nm átmérőjű 1200 Da molekulasúly alatt átjárható 2000 Da molekulasúly felett nem átjárható Kapcsoló ágensek: ATP, cAMP, Ca2+ Elektromos kapcsolódás 6 konnexin alegység, 12 alegység együtt egy csatorna 3. hélix béleli a csatornát Magas Ca2+, magas pH blokkolja a csatornát Kísérlet lucifer yellow festékkel
5. Sejt junkciók
Gap junkció
5. Sejt junkciók
(A) Hat konnexin alegységből alló henger
(B) Sejtek közötti rés
NH3+
Citoszól
Membrán Transzmembrán hélixek Sejtek közötti 2 nm-es rés Citoszól
Citoszól
COO-
Gap junkció
Az intercelluláris “gap” junkciók szabályozása és lehetséges céltáblái ICRAC Recepor-expresszió Receptor-asszociáció
?
?
IP 3
? 2+
Ca
?
pH enzimek
<1 kDa: Ca , IP3 , GF,…. Szabályozás: PKG PKC PKA 2+ Ca
“GAP” JUNKCIÓS KOMMUNIKÁCIÓ A172 GLIOBLASZTÓMA SEJTEKBEN
Karcolásos jelölés: Közeg: HEPES puffer, 1 mM Ca, 10 mM EGTA Jelölő anyag: 1 mg/ml Lucifer Yellow
AZ INTERCELLULÁRIS “GAP” JUNKCIÓ SZÉTKAPCSOLÁSA
Szétkapcsoló vegyületek: * Hosszú szénláncú alifás alkoholok pl.: oktanol * magas intracelluláris Ca2+ szint * halotán (altatószer), stb.
CELL-MATRIX ADHESION CELL-CELL ADHESION
5. Sejt junkciók
MULTICELLULÁRIS SZERVEZŐDÉS: SEJT-SEJT (SEJT-MÁTRIX) KÖLCSÖNHATÁSOK 1. Bevezetés (2.)Extracelluláris mátrix (ECM) (Kollagén, hialuron sav, proteoglikánok) (3.)Multiadhéziós fehérjék és sejtfelszíni receptorok - Laminin, nidogén - Fibronektinek Sejtfelszíni receptorok: - Integrinek (sejt – mátrix, sejt – sejt) 4. Sejt-sejt adhéziós molekulák - Kadherinek Ca2+ mellett, (pl. E-, N-, P-kadherinek - Ig szupercsalád Ca2+ nélkül (pl. N-CAM) - Szelektinek, Ca2+ mellett 5. Sejt junkciók (specializált kapcsolatok) - okklúziós junkciók – szoros junciók - kihorgonyzós junkciók – adherens junkciók - funkcionális junkciók – gap (rés) junkciók
