TÍCH PHÂN: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG - SINH HỌC

Các tích phân là một nhóm lớn hoặc họ protein, dường như là duy nhất đối với bề mặt tế bào giới động vật. Chúng là tài nguyên chính của tế bào để duy trì sự tương tác (dưới dạng kết dính) với các tế bào khác và với ma trận tế bào.

Cấu trúc của nó được tạo thành từ hai đơn vị con được gọi là alpha và beta. Ở động vật có vú, người ta biết rằng có từ 16-18 đơn vị alpha và 3-8 betas, sẽ hoạt động tùy thuộc vào sự kết hợp của chúng, và cũng tùy thuộc vào trạng thái sinh lý của tế bào hoặc mô cụ thể.

Bản vẽ cấu trúc phân tử của protein ITGB3 (beta 3 integration). Được lấy và chỉnh sửa từ: Emw.

Có một số protein có chức năng kết dính. Tuy nhiên, nhóm tích phân là nhóm phân bố nhiều nhất và tương tác với tất cả các protein quan trọng của chất nền tế bào. Integrins tham gia vào quá trình thực bào, di chuyển tế bào và chữa lành vết thương, và thậm chí còn được nghiên cứu rất nhiều về khả năng tham gia vào quá trình di căn.

nét đặc trưng

Chúng là những protein có đặc điểm là tham gia cơ học vào bộ xương tế bào của tế bào này với tế bào khác và / hoặc với chất nền ngoại bào (trong tương tác giữa tế bào và / hoặc chất nền tế bào). Về mặt sinh hóa, chúng phát hiện sự kết dính đã diễn ra hay chưa và truyền tín hiệu tế bào liên kết môi trường ngoại bào với môi trường nội bào, theo cả hai hướng.

Chúng hoạt động hoặc hoạt động với các thụ thể khác như immunoglobillins, cadherin, selectin và syndecands. Về phối tử của các tích phân, chúng được tạo thành bởi fibronectin, fibrinogen, collagen và vitronectin, trong số những chất khác.

Sự kết hợp của chúng với các phối tử của chúng là do các cation hóa trị hai ngoại bào như canxi hoặc magiê. Việc sử dụng cái này hay cái kia sẽ phụ thuộc vào tích phân cụ thể.

Integrins có hình dạng thuôn dài kết thúc bằng đầu hình quả địa cầu, theo quan sát của kính hiển vi điện tử, nó chiếu hơn 20 nanomet từ lớp kép lipid.

Kết cấu

Integrins là các protein cho phép giao tiếp giữa các tế bào.
Nguồn: Thư viện Hình ảnh Khoa học Sinh học Cao đẳng Cộng đồng Berkshire

Integrins là các dị phân tử, nghĩa là, chúng là các phân tử luôn được tạo thành từ hai protein. Cả hai protein đều được coi là tiểu đơn vị hoặc chất nguyên sinh và được phân biệt thành tiểu đơn vị alpha và tiểu đơn vị beta. Cả hai đơn vị con đều được liên kết không cộng hóa trị. Chúng có khối lượng phân tử từ 90 đến 160 kDa.

Số lượng tiểu đơn vị alpha và beta khác nhau giữa các nhóm sinh vật khác nhau trong giới động vật. Ví dụ ở côn trùng như ruồi giấm (Drosophyla), có 5 tiểu đơn vị alpha và 2 beta, trong khi ở giun tròn thuộc giống Caenorhabditis có 2 alpha và một beta.

Ở động vật có vú, các nhà nghiên cứu cho rằng có một số lượng cố định các tiểu đơn vị và sự kết hợp của chúng; tuy nhiên, không có sự đồng thuận trong tài liệu về con số này. Ví dụ, một số đề cập rằng có 18 đơn vị con alpha, 8 beta và 24 kết hợp, trong khi những người khác nói 16 alpha và 8 beta cho 22 kết hợp.

Mỗi đơn vị con có cấu trúc như sau.

Đơn vị con alpha

Tiểu đơn vị alpha có cấu trúc với miền xoắn β gồm bảy tấm hoặc tấm tạo thành phần đầu, một miền ở đùi, hai miền của bắp chân, một miền xuyên màng đơn và cả một đuôi tế bào chất ngắn không có hoạt tính enzym hoặc liên kết với actin.

Nó trình bày các chuỗi với khoảng 1000 đến 1200 dư lượng. Nó có thể liên kết các cation hóa trị hai.

Ở động vật có vú, nơi mà tích phân được nghiên cứu nhiều nhất, các đơn vị con alpha có thể được nhóm lại tùy theo việc chúng có chứa miền chèn (alpha I) hay không.

Với miền Alpha I được chèn

Miền alpha I được chèn bao gồm một vùng 200 axit amin. Sự hiện diện của miền này trong các tích phân chỉ ra rằng chúng là các thụ thể cho collagen và bạch cầu.

Không có miền nào được chèn

Các tích phân alpha không có miền tích phân được xếp thành 4 phân họ, chúng ta sẽ xem bên dưới.

PS1

Các thụ thể glycoprotein, còn được gọi là laminin, rất quan trọng để tích hợp các mô cơ, thận và da.

PS2

Phân họ này là thụ thể cho axit arginylglycylaspartic, còn được gọi là RGD hoặc Arg-Gly-Asp.

PS3

Phân họ này đã được quan sát thấy ở động vật không xương sống, đặc biệt là côn trùng. Mặc dù ít người biết về nó, có những nghiên cứu đánh giá vai trò thiết yếu của nó trong hoạt động chức năng của gen tích phân bạch cầu CD11d ở người.

PS4

Phân họ này được gọi là nhóm alpha 4 / alpha 9 và bao gồm các đơn vị con có cùng tên đó.

Các tiểu đơn vị đã nói có khả năng ghép nối với các tiểu đơn vị beta 1 và beta 7. Ngoài ra, chúng chia sẻ các phối tử rất giống với các tiểu đơn vị alpha có miền alpha I được chèn vào, chẳng hạn như phân tử kết dính tế bào mạch máu, phối tử hòa tan trong máu, fibrinogen và những chất khác. kể cả mầm bệnh.

Đơn vị con beta

Về mặt cấu trúc, tiểu đơn vị beta bao gồm phần đầu, phần gọi là thân / chân, miền xuyên màng và đuôi tế bào chất. Phần đầu bao gồm miền beta I, được đưa vào miền lai liên kết với miền plexin-semaphore-tích phân, còn được gọi là PSI.

Phần thân / chân chứa bốn mô-đun tương đương hoặc rất giống với yếu tố tăng trưởng biểu bì tích phân giàu cysteine và như đã đề cập, một đuôi tế bào chất. Đuôi tế bào chất này, cũng như trong tiểu đơn vị alpha, không có hoạt tính liên kết enzym hoặc actin.

Chúng trình bày các chuỗi với một số gốc dao động trong khoảng từ 760 đến 790 và chúng có thể liên kết, giống như các tiểu đơn vị alpha, các cation hóa trị hai.

Tín hiệu Integrin trong tế bào biểu mô. Lấy và chỉnh sửa từ K. Murphy tại Wikipedia tiếng Anh.

Đặc trưng

Tích phân có nhiều hàm, tuy nhiên chúng được biết đến là chủ yếu mà chúng ta sẽ thấy bên dưới.

Sự gắn hoặc sự kết hợp của tế bào với chất nền ngoại bào

Sự kết nối tồn tại giữa tế bào và chất nền ngoại bào nhờ các tích phân tạo ra khả năng chống lại áp suất cơ học của tế bào, ngăn chúng bị xé ra khỏi chất nền.

Một số nghiên cứu cho thấy rằng sự kết hợp với chất nền tế bào là một yêu cầu cơ bản cho sự phát triển của các sinh vật nhân thực đa bào.

Di chuyển tế bào là một quá trình trong đó các tích phân can thiệp bằng cách liên kết hoặc kết hợp với các chất nền khác nhau. Nhờ đó chúng can thiệp vào phản ứng miễn dịch và chữa lành vết thương.

Truyền tín hiệu từ chất nền ngoại bào đến tế bào

Integrins tham gia vào quá trình truyền tín hiệu. Điều này có nghĩa là chúng can thiệp vào việc tiếp nhận thông tin từ chất lỏng ngoại bào, chúng mã hóa nó và sau đó sự thay đổi các phân tử nội bào bắt đầu, như một phản ứng.

Sự truyền tín hiệu này tham gia vào một số lượng lớn các quá trình sinh lý như phá hủy tế bào theo chương trình, biệt hóa tế bào, meiosis và mitosis (phân chia tế bào), và sự phát triển của tế bào, trong số những quá trình khác.

Integrins và ung thư

Một số nghiên cứu cho thấy rằng tích phân đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của khối u, đặc biệt là trong di căn và hình thành mạch. Một ví dụ về điều này là tích phân αVβ3 và α1β1, trong số một số khác.

Những tích phân này có liên quan đến sự phát triển của ung thư, tăng khả năng kháng trị liệu và ung thư hệ tạo máu.

Quan điểm tiến hóa

Không còn nghi ngờ gì nữa, sự kết dính hiệu quả giữa các tế bào để tạo thành mô là một đặc tính quan trọng phải có trong quá trình phát triển tiến hóa của các sinh vật đa bào.

Sự xuất hiện của gia đình tích phân được bắt nguồn từ sự xuất hiện của các siêu nhân khoảng 600 triệu năm trước.

Một nhóm động vật có đặc điểm mô học của tổ tiên là loài xốp, thường được gọi là bọt biển. Ở những động vật này, sự kết dính tế bào xảy ra bởi chất nền proteoglycan ngoại bào. Các thụ thể liên kết với ma trận này có mô típ liên kết tích phân điển hình.

Trên thực tế, ở nhóm động vật này, các gen liên quan đến các tiểu đơn vị cụ thể của một số tích phân đã được xác định.

Trong quá trình tiến hóa, tổ tiên của loài metazoan đã có được một vùng tích phân và vùng liên kết tích phân đã được bảo tồn theo thời gian trong nhóm động vật khổng lồ này.

Về mặt cấu trúc, độ phức tạp tối đa của các tích phân được thấy ở nhóm động vật có xương sống. Có những tích phân khác nhau không có ở động vật không xương sống, với những miền mới. Thật vậy, hơn 24 tích phân chức năng khác nhau đã được xác định ở người - trong khi ở ruồi giấm Drosophila melanogaster chỉ có 5.

Người giới thiệu

Integrin. Phòng khám Đại học Navarra. Phục hồi từ cun.es.
Sự gia nhập. Bản đồ mô học động thực vật. Đã khôi phục từ mmegias.webs.uvigo.es.
B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, et al. (Năm 2002). Sinh học phân tử của tế bào. Phiên bản thứ 4. New York: Khoa học Garland. Số tích phân. Đã khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
RL Anderson, TW Owens & J. Matthew (2014). Cơ cấu và hàm cơ học của tích phân. Nhận xét lý sinh.
Integrin. Khôi phục từ en.wikipedia.org.
Tích phân là gì? MBINFO. Đã khôi phục từ Mechanobio.info.
S. Mac Fhearraigh & D. Bruce. Vai trò của tích phân trong tín hiệu tế bào. Được khôi phục từ abcam.com.
AS Berghoff, O. Rajky, F. Winkler, R. Bartsch, J. Furtner, J.A Hainfellner, SL Goodman, M. Weller, J. Schittenhelm, M. Preusser (2013). Các kiểu xâm lấn trong di căn não của ung thư thể rắn. Khoa ung thư thần kinh.

TÍCH PHÂN: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026