Các laminin là một protein đó là ma trận ngoại bào của tầng hầm màng của mô biểu mô trong vật có xương sống. Loại protein này cung cấp hỗ trợ liên kết giữa các tế bào của các mô liên kết, để chúng hoạt động trong sự gắn kết và nén chặt các mô này.
Nói chung, laminin chịu trách nhiệm sắp xếp mạng lưới protein phức tạp tạo nên chất nền ngoại bào hoặc màng nền của mô. Laminin thường được tìm thấy liên kết với các protein như collagen, proteoglycans, entactins và heparan sulfat.
Laminin và sự tham gia của chúng vào màng đáy của động vật có xương sống (Nguồn: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) qua Wikimedia Commons)
Màng đáy phức tạp này, được sắp xếp bởi các laminin, ngăn cách các phần biểu mô của các mô, nghĩa là, mỗi chất nền ngoại bào ngăn cách nội mô với trung mô và chất nền ngoại bào của trung mô ngăn cách lớp này với biểu mô.
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự biểu hiện của các gen laminin đột biến có khả năng gây chết tế bào, vì chúng cũng chịu trách nhiệm điều chỉnh hầu hết các tương tác phức tạp xảy ra trong màng đáy.
Có rất nhiều họ laminin ở tất cả các động vật có xương sống. Chúng khác nhau về thành phần, hình thức, chức năng và nguồn gốc. Trong cùng một cá thể, trong các mô khác nhau, có thể tìm thấy các laminin khác nhau, mỗi laminin thích nghi với môi trường của mô biểu hiện nó.
Đặc điểm của laminin
Các đơn phân hoặc đơn vị laminin được tạo thành từ một dị phân tử của ba chuỗi glycoprotein khác nhau. Những protein này chứa nhiều miền khác nhau (đa miền) và là một phần thiết yếu của sự phát triển phôi ban đầu của các mô.
Hình dạng phổ biến của laminin là một loại "chữ thập" hoặc "Y", mặc dù một số có hình dạng như một thanh dài với bốn nhánh. Sự thay đổi nhỏ này cho phép mỗi loại laminin điều chỉnh sự tích hợp thích hợp từ bất kỳ vị trí nào trong mô.
Laminin có trọng lượng phân tử cao, có thể thay đổi tùy theo loại laminin, từ 140 đến 1000 kDa.
Nói chung, mỗi màng đáy có một hoặc nhiều loại laminin khác nhau bên trong nó, và một số nhà khoa học đề xuất rằng laminin quyết định một phần lớn chức năng sinh lý của màng đáy của mô nơi chúng được tìm thấy.
Ở động vật có xương sống, ít nhất 15 loại laminin khác nhau đã được tìm thấy, được phân loại trong một họ, vì chúng được hình thành từ cùng một bộ ba, nhưng có sự kết hợp khác nhau. Ở động vật không xương sống người ta đã tìm thấy từ 1 đến 2 bộ ba khác nhau.
Các nghiên cứu hiện tại cho thấy rằng các laminin của tất cả các động vật có xương sống hình thành thông qua sự phân biệt của các gen trực giao, tức là tất cả các gen mã cho laminin đều có nguồn gốc chung từ các động vật không xương sống.
Kết cấu
Mặc dù có số lượng lớn các chức năng mà laminin điều chỉnh, chúng có cấu trúc khá đơn giản, phần lớn, được bảo tồn trong số các loại khác nhau đã biết.
Mỗi laminin được tạo thành từ ba chuỗi khác nhau đan xen vào nhau tạo thành một loại "sợi đan xen". Mỗi chuỗi trong số ba chuỗi được xác định là alpha (α), beta (β) và gamma (γ).
Sự hình thành trimer của mỗi laminin phụ thuộc vào sự kết hợp của vùng tận cùng C của mỗi chuỗi của nó. Bên trong mỗi phân tử, các chuỗi này được ghép nối với nhau thông qua các liên kết peptit và ba cầu nối disulfua mang lại cho cấu trúc độ bền cơ học lớn.
Sơ đồ cấu trúc của laminin (Nguồn: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) qua Wikimedia Commons)
Các quan sát được thực hiện bằng kính hiển vi điện tử đối với các monome laminin điển hình đã chỉ ra rằng cấu trúc là một loại hình chữ thập không đối xứng có một nhánh dài khoảng 77 nm (nanomet) được đặc trưng bởi hình cầu nổi bật ở một trong các đầu của nó.
Ngoài ra, người ta quan sát thấy ba nhánh ngắn, hai nhánh ở khoảng 34 nm và một ở khoảng 48 nm. Mỗi nhánh kết thúc bằng một đầu hình cầu, tương tự như của chuỗi chính, nhưng kích thước nhỏ hơn.
Sự khác biệt giữa các loại laminin khác nhau chủ yếu là do sự khác biệt trong các chuỗi α, có thể gấp ít nhất ba cách khác nhau; mặc dù hiện tại các biến thể đã được xác định cho tất cả các chuỗi:
- 5 biến thể hoặc chuỗi laminin α khác nhau
- 3 biến thể của chuỗi β
- 3 biến thể cho chuỗi γ
Đặc trưng
Chức năng quan trọng nhất và thường được nghiên cứu của laminin là tương tác với các thụ thể tự neo trong màng tế bào của các tế bào tiếp giáp với màng đáy nơi chúng được tìm thấy.
Sự tương tác này làm cho các protein này tham gia vào việc điều chỉnh nhiều hoạt động tế bào và các con đường tín hiệu. Cần lưu ý rằng chức năng của chúng phụ thuộc vào sự tương tác của chúng với các thụ thể cụ thể trên bề mặt tế bào (nhiều thụ thể màng hiện nay được phân loại theo khả năng liên kết với laminin).
Integrins là các thụ thể tương tác với laminin và các thụ thể "không tích phân" là những thụ thể không có khả năng liên kết với các protein này. Hầu hết các thụ thể loại “không tích phân” là proteoglycan, một số dystroglycans hoặc syndecans.
Sự trưởng thành của các mô của các cơ quan trong cơ thể xảy ra với sự thay thế của các laminin ban đầu, ban đầu nằm trong màng đáy của các mô tạo nên các cơ quan con non.
Trong số các laminin, loại được nghiên cứu nhiều nhất là laminin-1, có liên quan trực tiếp đến sự phát triển của các sợi trục trên thực tế của bất kỳ loại tế bào thần kinh nào trong điều kiện in vitro, vì chúng điều chỉnh chuyển động của "hình nón tăng trưởng" trong bề mặt của tế bào thần kinh.
Danh pháp và các loại
Các nhà hóa sinh coi họ laminin là một họ protein rất lớn, trong số đó vẫn còn ít thành viên được biết đến. Tuy nhiên, các công cụ hiện đại sẽ cho phép nhìn thoáng qua các loại laminin mới trong thời gian ngắn.
Mỗi protein như vậy được xác định bằng một số, bắt đầu bằng 1 kết thúc bằng số 15 (laminin-1, laminin-2… laminin-15).
Một loại danh pháp khác cũng được sử dụng, cho biết loại chuỗi mà mỗi laminin có. Ví dụ: laminin-11 bao gồm chuỗi alpha (α) -5, chuỗi beta (β) -2 và chuỗi gamma (γ) -1, vì vậy nó có thể được đặt tên là laminin-521.
Ngoài ra, mỗi laminin được phân loại theo chức năng mà nó liên kết và cũng theo mô cụ thể của cơ thể mà nó tham gia. Một số ví dụ về laminin là:
- Lamina-1: tham gia vào quá trình phát triển biểu mô
- Laminin-2: tham gia vào sự phát triển myogenic của tất cả các mô, hệ thần kinh ngoại vi và chất nền của cầu thận.
- Lamina-3: tham gia vào các điểm nối gân cơ
- Lamina-4: hoạt động trong các điểm nối thần kinh cơ và trong ma trận trung gian của cầu thận
- Laminin-5, 6 và 7: chúng hoạt động ưu tiên trên các mô biểu bì.
Người giới thiệu
- Thợ mỏ, JH, & Yurchenco, PD (2004). Laminin có chức năng trong quá trình hình thành mô. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 20, 255-284.
- Rasmussen, DGK, & Karsdal, MA (2016). Laminin. Trong Hóa sinh của Collagens, Laminins và Elastin (trang 163-196). Báo chí Học thuật.
- Sasaki, T., Fässler, R., & Hohenester, E. (2004). Laminin: mấu chốt của quá trình lắp ráp màng đáy. Tạp chí sinh học tế bào, 164 (7), 959-963.
- Timpl, R., Engel, J., & Martin, GR (1983). Laminin-một protein đa chức năng của màng đáy. Xu hướng Khoa học Hóa sinh, 8 (6), 207-209.
- Timpl, R., Rohde, H., Robey, PG, Rennard, SI, Foidart, JM, & Martin, GR (1979). Laminin - một glycoprotein từ màng đáy. Tạp chí Hóa học Sinh học, 254 (19), 9933-9937.
- Tryggvason, K. (1993). Họ laminin. Ý kiến hiện tại trong sinh học tế bào, 5 (5), 877-882.