초점 접착

Focal adhesion
التلوين المناعي للأكتين (الأخضر) وبروتين الالتصاق البؤري فينكولين (أحمر) في الخلايا الليفية. تظهر التصاقات البؤرية كنقاط حمراء في نهاية الحزم الخضراء.
섬유질 내 액틴(녹색) 및 초점 접착 단백질 빈슐린(빨간색)의 면역불화 색소화. 초점 접착제는 녹색 다발 끝에 붉은 점으로 보인다.

세포 생물학에서 초점 접착제(셀-매트릭스 접착제 또는 FA)는 세포외 매트릭스(ECM)와 상호작용하는 세포 사이에서 기계적 힘과 규제 신호가 전달되는 큰 고분자 조립물이다. 보다 정확히 말하면, 초점 접착제는 ECM 접착에 대응하여 셀의 규제 효과(즉, 신호 이벤트)를 중재하는 아세포 구조물이다.[1]

초점 접착제는 ECM과의 기계적 연결고리 역할을 하며, 통합 결합 및 클러스터링 현장에서 수많은 신호 단백질을 농축하고 지시하는 생화학적 신호 허브 역할을 한다.

구조 및 기능

초점 접착제는 세포내 액틴 묶음과 많은 세포 유형의 세포외 기질 사이에 기계적 연결을 형성하는 통합형 다단백질 구조다. 초점 접착제는 셀의 시토스켈레톤이 ECM에 연결되는 크고 동적인 단백질 복합체다. 그것들은 명확히 정의된 셀의 범위로 제한되며, 이 범위에서는 플라즈마 막이 ECM 기질로부터 15 nm 이내로 닫힌다.[2] 초점 유착은 일정한 유동 상태에 있다: 단백질은 세포의 다른 부분으로 신호가 전달될 때 세포 운동성부터 세포 순환에 이르는 모든 것과 관련하여 지속적으로 그것과 연관되고 분리된다. 초점 접착제는 100개 이상의 서로 다른 단백질을 포함할 수 있으며, 이는 상당한 기능적 다양성을 시사한다.[3] 셀을 고정하는 것 이상으로, 그들은 ECM의 상태를 셀에 알려 그들의 행동에 영향을 주는 신호 캐리어(센서)의 기능을 한다.[4] sessile cell에서 초점 접착은 정상적인 조건에서 상당히 안정적이지만 이동 셀에서는 안정성이 떨어지는 반면, 운동 셀에서는 초점 접착이 선두 가장자리에서 새로운 접점을 형성하고, 셀의 후행 가장자리에서 오래된 접점을 파괴하면서 지속적으로 조립 및 분해되고 있기 때문이다. 그들의 중요한 역할의 한 예는 면역 체계에서 백혈구가 손상된 생물 조직으로 세포 신호를 따라 결합 내피층을 따라 이동한다.

형태학

세포외 매트릭스의 초점 접착제와 단백질 사이의 연결은 일반적으로 통합을 포함한다. Integins는 RGD 모티프(섬유소넥틴, 라미네인, 바이트로넥틴 등의 단백질에서 발견됨)나 콜라겐에서 발견되는 DGEA와 GFOGER 모티프와 같은 짧은 아미노산 시퀀스를 통해 세포외 단백질에 결합한다. 통합은 하나의 베타 단위와 하나의 알파 하위 단위로 형성되는 헤테로디메이터다. 이러한 서브유닛은 다른 형태로 존재하며, 해당 리간드는 이러한 수용체를 RGD 수용체, 라미네인 수용체, 백혈구 특이 수용체, 콜라겐 수용체 등 4개 그룹으로 분류한다. 세포 내에서 통합의 세포내 영역은 탈린, α-actinin, filamin, 빈쿨린, 텐신 등의 어댑터 단백질을 통해 세포골격에 결합한다. 초점접착키나아제와 같은 다른 세포내 신호전달 단백질은 이 통합접합체 단백질-사이토스켈레톤 복합체와 결합하고, 이것이 초점접착의 기초를 형성한다.

이동 중인 셀과의 접착 역학

초점 접착제의 동적 조립과 분해는 세포 이동의 중심 역할을 한다. 세포이동이 진행되는 동안 초점 접착의 구성과 형태 모두 변한다. 초기에는 라멜리포디아에서 초점복합체(FX)라고 불리는 작은 (0.25μm²) 초점 접착제가 세포의 선두 가장자리에 형성된다: 그것들은 통합으로 구성되며, 탈린, 팍실린, 텐신 같은 일부 어댑터 단백질은 구성된다. 이러한 초점 복합체들 중 다수가 성숙하지 못하고 라멜리포디아가 철수하면서 분해된다. 그러나 일부 초점 복합체는 더 크고 안정적인 초점 접착제로 성숙하며, zyxin과 같은 단백질을 더 많이 모집한다. 초점 접착에 대한 구성품의 모집은 순서에 따라 순차적으로 이루어진다.[5] 일단 제자리에 놓이면 초점 접착은 세포외 매트릭스에 대해 정지 상태를 유지하며, 셀은 이를 ECM 위로 밀거나 당길 수 있는 닻으로 사용한다. 셀이 선택한 경로를 따라 진행함에 따라 주어진 초점 접착은 셀의 후행 가장자리로 점점 더 가까이 이동한다. 셀의 후행 가장자리에서는 초점 접착이 용해되어야 한다. 이것의 메커니즘은 잘 이해되지 않으며 아마도 세포의 상황에 따라 다양한 방법들에 의해 선동될 것이다. 한 가지 가능성은 칼슘 의존성 프로테아제 칼통이 관련되어 있다는 것이다: 칼통의 억제가 초점 접착-ECM 분리의 억제로 이어진다는 것이 입증되었다. 초점 접착성 구성 요소는 알려진 칼페인 기판 중 하나이며, 초점[6] 접착 분해에 도움이 되도록 이러한 구성 요소를 저하시킬 수 있다.

액틴 역류 흐름

초기 초점 접착제의 조립은 역행 액틴 흐름의 과정에 크게 의존한다. 이것은 액틴 필라멘트가 선두 가장자리에서 중합되어 세포 본체를 향해 다시 흘러가는 이동 세포의 현상이다. 이는 이동에 필요한 트랙션의 원천이다. 초점 접착은 ECM에 연결될 때 분자 클러치의 역할을 하며 액틴의 역행 이동을 방해하여 셀이 전진하는 데 필요한 접착력 현장에서 당김(트랙션)의 힘을 발생시킨다. 이 견인력은 견인력 현미경으로 시각화할 수 있다. 역류 흐름을 설명하기 위한 일반적인 비유는 많은 사람들이 강 아래로 씻겨 내려가는 것인데, 그렇게 하면서 그들 중 일부는 강 하류 운동을 멈추기 위해 둑을 따라 있는 바위나 나뭇가지에 매달려 있다. 따라서 그들이 매달려 있는 바위나 나뭇가지에 당기는 힘이 발생한다. 이러한 힘은 초점 접착제의 성공적인 조립, 성장 및 성숙을 위해 필요하다.[7]

자연 생체역학 센서

초점 접착을 통해 발휘되는 세포외 기계적 힘은 Src키나제를 활성화하고 접착제의 성장을 자극할 수 있다. 이는 초점 접착제가 기계적 센서로서 기능할 수 있음을 나타내며, 미오신 섬유에서 발생하는 힘이 초점 복합체를 성숙시키는 데 기여할 수 있음을 시사한다.[8] 이는 미오신 생성력의 억제가 초점 접착 단백질의 회전 운동학을 변화시킴으로써 초점 접착제의 느린 분해로 이어진다는 사실로부터 더 많은 지지를 얻는다.[9]

그러나 초점 접착력에 대한 힘과 구성 성숙도 사이의 관계는 여전히 불명확하다. 예를 들어, 미오신 활동이나 응력섬유 조립을 억제하여 초점 접착 성숙을 막는 것은 초점 접착에 의해 지속되는 힘을 막는 것도 아니며, 세포가 이동하는 것을 막는 것도 아니다.[10][11] 따라서 초점 접착을 통한 힘 전파는 항상 셀과 힘 눈금에 의해 직접 감지되지 않을 수 있다.

듀로트축을 위해서는 기계센싱에서의 그들의 역할이 중요하다.

참고 항목

참조

  1. ^ Chen, CS; Alonso, JL; Ostuni, E; Whitesides, GM; Ingber, DE (2003). "Cell shape provides global control of focal adhesion assembly". Biochemical and Biophysical Research Communications. 307 (2): 355–61. doi:10.1016/s0006-291x(03)01165-3. PMID 12859964.
  2. ^ Zaidel-Bar, R; Cohen, M; Addadi, L; Geiger, B (2004). "Hierarchical assembly of cell matrix adhesion complexes". Biochemical Society Transactions. 32 (3): 416–20. CiteSeerX 10.1.1.624.3354. doi:10.1042/bst0320416. PMID 15157150.
  3. ^ Zamir, E; Geiger, B (2001). "Molecular complexity and dynamics of cell–matrix adhesions". Journal of Cell Science. 114 (20): 3583–90. doi:10.1242/jcs.114.20.3583. PMID 11707510.
  4. ^ Riveline, D; Zamir, E; Balaban, NQ; Schwarz, US; Ishizaki, T; Narumiya, S; Kam, Z; Geiger, B; Bershadsky, AD (2001). "Focal contacts as mechanosensors: externally applied local mechanical force induces growth of focal contacts by an mDia1-dependent and ROCK-independent mechanism". Journal of Cell Biology. 153 (6): 1175–86. doi:10.1083/jcb.153.6.1175. PMC 2192034. PMID 11402062.
  5. ^ Zaidel-Bar, R; Cohen, M; Addadi, L; Geiger, B (June 2004). "Hierarchical assembly of cell-matrix adhesion complexes". Biochemical Society Transactions. 32 (Pt3): 416–20. CiteSeerX 10.1.1.624.3354. doi:10.1042/bst0320416. PMID 15157150.
  6. ^ Huttenlocher, A; Palecek, SP; Lu, Q; Zhang, W; Mellgren, RL; Lauffenburger, DA; Ginsberg, MH; Horwitz, AF (1997). "Regulation of cell migration by the calcium-dependent protease calpain". Journal of Biological Chemistry. 272 (52): 32719–22. doi:10.1074/jbc.272.52.32719. PMID 9407041.
  7. ^ Gardel, M. L.; Sabass, B.; Ji, L.; Danuser, G.; Schwarz, U. S.; Waterman, C. M. (8 December 2008). "Traction stress in focal adhesions correlates biphasically with actin retrograde flow speed". The Journal of Cell Biology. 183 (6): 999–1005. doi:10.1083/jcb.200810060. PMC 2600750. PMID 19075110.
  8. ^ Wang, Y; Botvinick, EL; Zhao, Y; Berns, MW; Usami, S; Tsien, RY; Chien, S (2005). "Visualizing the mechanical activation of Src". Nature. 434 (7036): 1040–5. Bibcode:2005Natur.434.1040W. doi:10.1038/nature03469. PMID 15846350. S2CID 4429147.
  9. ^ Wolfenson, H.; Bershadsky, A.; Henis, Y. I.; Geiger, B. (2011). "Actomyosin-generated tension controls the molecular kinetics of focal adhesions". J Cell Sci. 124 (9): 1425–32. doi:10.1242/jcs.077388. PMC 3078811. PMID 21486952.
  10. ^ Beningo, Karen A.; Dembo, Micah; Kaverina, Irina; Small, J. Victor; Wang, Yu-li (2001-05-14). "Nascent Focal Adhesions Are Responsible for the Generation of Strong Propulsive Forces in Migrating Fibroblasts". The Journal of Cell Biology. 153 (4): 881–888. doi:10.1083/jcb.153.4.881. ISSN 0021-9525. PMC 2192381. PMID 11352946.
  11. ^ Stricker, Jonathan; Aratyn-Schaus, Yvonne; Oakes, Patrick W.; Gardel, Margaret L. (2011-06-22). "Spatiotemporal constraints on the force-dependent growth of focal adhesions". Biophysical Journal. 100 (12): 2883–2893. Bibcode:2011BpJ...100.2883S. doi:10.1016/j.bpj.2011.05.023. ISSN 1542-0086. PMC 3123981. PMID 21689521.

외부 링크