proteine de adeziune celulară

adeziunea celulă-celulă este un proces selectiv, astfel încât celulele să adere numai la alte celule de tipuri specifice. Această selectivitate a fost demonstrată pentru prima dată în studiile clasice de dezvoltare a embrionilor, care au arătat că celulele dintr-un țesut (de exemplu, ficat) aderă în mod specific la celulele aceluiași țesut, mai degrabă decât la celulele unui țesut diferit (de exemplu, creier). O astfel de adeziune selectivă celulă-celulă este mediată de proteinele transmembranare numite molecule de adeziune celulară, care pot fi împărțite în patru grupe majore: selectine, integrine, imunoglobulină (Ig) superfamilie (numită astfel deoarece conțin domenii structurale similare imunoglobulinelor) și cadherine (tabelul 12.3). Adeziunea celulară mediată de selectine, integrine și cadherine necesită Ca2+ sau Mg2+, astfel încât multe interacțiuni adezive între celule sunt dependente de Ca2+ sau Mg2+.

selectinele mediază interacțiunile tranzitorii dintre leucocite și celulele endoteliale sau trombocitele din sânge. Există trei membri ai familiei selectinei: l-selectina, care este exprimată pe leucocite; e-selectina, care este exprimată pe celulele endoteliale; și p-selectina, care este exprimată pe trombocite. După cum sa discutat mai devreme în acest capitol, selectinele recunosc carbohidrații de suprafață celulară (vezi figura 12.14). Unul dintre rolurile lor critice este inițierea interacțiunilor dintre leucocite și celulele endoteliale în timpul migrării leucocitelor din circulație în locurile de inflamație tisulară (figura 12.62). Selectinele mediază aderența inițială a leucocitelor la celulele endoteliale. Aceasta este urmată de formarea de aderențe mai stabile, în care integrinele de pe suprafața leucocitelor se leagă de moleculele de adeziune intercelulară (ICAMs), care sunt membre ale superfamiliei Ig exprimate pe suprafața celulelor endoteliale. Leucocitele ferm atașate sunt apoi capabile să pătrundă în pereții capilarelor și să intre în țesutul subiacent prin migrarea între celulele endoteliale.

legarea Icam-urilor de integrine este un exemplu de interacțiune heterofilă, în care o moleculă de adeziune de pe suprafața unei celule (de exemplu, un ICAM) recunoaște o moleculă diferită pe suprafața unei alte celule (de exemplu, o integrină). Alți membri ai superfamiliei Ig mediază interacțiuni homofile, în care o moleculă de adeziune de pe suprafața unei celule se leagă de aceeași moleculă de pe suprafața unei alte celule. O astfel de legare homofilă duce la adeziunea selectivă între celulele de același tip. De exemplu, moleculele de adeziune a celulelor nervoase (n-CAMs) sunt membre ale superfamiliei Ig exprimate pe celulele nervoase, iar legarea homofilă între N-CAMs contribuie la formarea asociațiilor selective între celulele nervoase în timpul dezvoltării. Există mai mult de 100 de membri ai superfamiliei Ig, care mediază o varietate de interacțiuni celulă-celulă.

al patrulea grup de molecule de adeziune celulară, cadherinele, prezintă, de asemenea, specificități de legare homofilă. Ele nu sunt implicate numai în adeziunea selectivă între celulele embrionare, ci sunt, de asemenea, responsabile în primul rând pentru formarea de joncțiuni stabile între celulele din țesuturi. De exemplu, e-cadherina este exprimată pe celulele epiteliale, astfel încât interacțiunile homofile dintre e-cadherine conduc la adeziunea selectivă a celulelor epiteliale între ele. Este de remarcat faptul că pierderea e-cadherinei poate duce la dezvoltarea cancerelor care apar din celulele epiteliale, ilustrând importanța interacțiunilor celulă-celulă în controlul comportamentului celular. Diferiți membri ai familiei cadherin, cum ar fi n-cadherin (cadherin neural) și P-cadherin (cadherin placentar), mediază adeziunea selectivă a altor tipuri de celule.aproximativ douăzeci de cadherine clasice diferite, cum ar fi e-cadherin, au fost identificate. În plus, o subfamilie distinctă de cadherine, numite protocadherine, sunt exprimate în sistemul nervos central unde par să joace un rol în adeziunea dintre neuroni la sinapse. În mod intrigant, diferiți neuroni par să exprime diferite protocadherine, sugerând că protocadherinele pot juca un rol în stabilirea unor conexiuni specifice între neuroni. Aproximativ 50 de gene protocadherin umane au fost identificate și s-au dovedit a fi organizate în trei grupuri de gene. Fiecare cluster conține mai mulți exoni care codifică domeniile extracelulare și protocadherine transmembranare n-terminale, dar numai un singur set de trei exoni care codifică domeniul citoplasmatic C-terminal (figura 12.63). Astfel, grupurile de gene protocadherin par să fie formate dintr-o regiune variabilă, care codifică mai multe domenii extracelulare și transmembranare, legate de o regiune constantă care codifică un singur domeniu citoplasmatic. Această organizare a genelor protocadherinei seamănă izbitor cu cea a genelor imunoglobulinei și receptorilor celulelor T (vezi figurile 5.42 și 5.43), în care mai mulți exoni de regiune variabilă sunt uniți cu o singură regiune constantă exon. În genele imunoglobulinei și receptorilor celulelor T, acest lucru apare ca urmare a rearanjărilor ADN care generează diversitate în sistemul imunitar. Rămâne de stabilit dacă regiunile variabile și constante ale protocadherinelor sunt unite la nivelul ADN sau ARN (de exemplu, prin îmbinare alternativă) și în ce măsură rearanjările genelor protocadherinei ar putea contribui la stabilirea unor conexiuni sinaptice specifice în creier.

spre deosebire de joncțiunile stabile celulă-matrice discutate în secțiunea precedentă, interacțiunile celulă-celulă mediate de selectine, integrine și membrii superfamiliei Ig sunt aderențe tranzitorii în care citoscheletele celulelor adiacente nu sunt legate între ele. Joncțiunile de adeziune stabile care implică citoscheletele celulelor adiacente sunt în schimb mediate de cadherine. După cum s-a discutat în Capitolul 11, aceste joncțiuni celulă-celulă sunt de două tipuri: joncțiuni adherens și desmosomi, în care cadherinele sau proteinele înrudite (desmogleine și desmocoline) sunt legate de fascicule de actină și, respectiv, filamente intermediare (figura 12.64). Rolul cadherinelor în legarea citoscheletelor celulelor adiacente este astfel analog cu cel al integrinelor în formarea joncțiunilor stabile între celule și matricea extracelulară.