Εξωκυττάριο στρώμα (ΕΣ)

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Εξωκυττάριο στρώμα (ΕΣ)"

Ξενία Διαμαντόπουλος
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Εξωκυττάριο στρώμα (ΕΣ) 1

Παραδείγματα εξωκυτταρικού στρώματος. Στιβάδες επιθηλιακών κυττάρων στηρίζονται σε μια λεπτή στιβάδα εξωκυτταρικού στρώματος που ονομάζεται βασικός υμένας.

2 Παραδείγματα εξωκυτταρικού στρώματος. Στιβάδες επιθηλιακών κυττάρων στηρίζονται σε μια λεπτή στιβάδα εξωκυτταρικού στρώματος που ονομάζεται βασικός υμένας. Κάτω από τον βασικό υμένα υπάρχει χαλαρός συνδετικός ιστός, ο οποίος αποτελείται κυρίως από εξωκυτταρικό στρώμα που εκκρίνεται από ινοβλάστες. Το εξωκυτταρικό στρώμα περιέχει ινώδεις δομικές πρωτεΐνες ενσωματωμένες σε μια ζελατινώδη θεμέλια ουσία πολυσακχαριτικής σύστασης. 2

3 Η σύσταση των εξωκυττάριων στρωμάτων ποικίλλει ανάλογα με τον ιστό Γενικά αποτελείεται από ινώδεις πρωτείνες ενσωματωμένες σε Ζελατινώδη θεμέλια ουσία πολυσακχαρτικής σύστασης Πρωτείνες πρόσφυσης Τενοντες: Υψηλό ποσοστό ινωδών πρωτεινών Χόνδροι: Υψηλή συγκέντρωση πολυσακχαρίτών ανθεκτικό πήκτωμα Οστά: Εναπόθεση κρυστάλλων φωσφορικού ασβεστίου Βασικός υμένας: Διαφορετική σύσταση 3

4 Δομικές πρωτείνες του ΕΣ 4

Η δομή του κολλαγόνου Η δομή του κολλαγόνου. (Α) Τρεις πολυπεπτιδικές αλυσίδες τυλίγονται η μία γύρω από την άλλη σχηματίζοντας μια χαρακτηριστική δομή τριπλής έλικας.

5 Η δομή του κολλαγόνου Η δομή του κολλαγόνου. (Α) Τρεις πολυπεπτιδικές αλυσίδες τυλίγονται η μία γύρω από την άλλη σχηματίζοντας μια χαρακτηριστική δομή τριπλής έλικας. (Β) Η αλληλουχία αμινοξέων μιας επικράτειας τριπλής έλικας του κολλαγόνου αποτελείται από επαναλήψεις Gly-X-Y, όπου Χ είναι συχνά προλίνη και Υ είναι συχνά υδροξυπρολίνη (Hyp).). 5

6 Σχηματισμός της υδροξυπρολίνης. Η προλυλ-υδροξυλάση μετατρέπει κατάλοιπα προλίνης του κολλαγόνου σε υδροξυπρολίνη. 6

7 Σύνθεση και συναρμολόγηση των ινιδίων κολλαγόνου από προκολλαγόνο 7

8 Ινίδια κολλαγόνου Ι. (Α) Τα μόρια κολλαγόνου συναρμολογούνται σε μια ομαλή κλιμακωτή διάταξη και σχηματίζουν ινίδια. Τα μόρια εμφανίζουν αλληλεπικάλυψη κατά το ένα τέταρτο του μήκους τους, αφήνοντας ένα μικρό κενό ανάμεσα στο αμινοτελικό άκρο του ενός μορίου και το καρβοξυτελικό άκρο του επόμενου. Η συγκρότηση ενισχύεται από ομοιοπολικές διασυνδέσεις ανάμεσα στις πλευρικές αλυσίδες των καταλοίπων λυσίνης ή υδροξυλυσίνης, κυρίως στα άκρα των μορίων. (Β) Φωτογραφία ηλεκτρονικού μικροσκοπίου που δείχνει ινίδια κολλαγόνου. Οι χαρακτηριστικές εγκάρσιες γραμμώσεις των ινιδίων οφείλονται στην κλιμακωτή διάταξη των μορίων κολλαγόνου και στα κενά που υπάρχουν ανάμεσά τους. 8

9 Αντιπροσωπευτικά μέλη της οικογένειας των κολλαγόνων 9

Βασικός Υμένας - Δίκτυα Κολλαγόνου τύπου IV (Α) Η δομή με επαναλήψεις Gly-X-Y του κολλαγόνου τύπου ΙV (κίτρινο) διακόπτεται από πολυάριθμες μη ελικοειδείς V (κίτρινο) διακόπτεται από πολυάριθμες μη

10 Βασικός Υμένας - Δίκτυα Κολλαγόνου τύπου IV (Α) Η δομή με επαναλήψεις Gly-X-Y του κολλαγόνου τύπου ΙV (κίτρινο) διακόπτεται από πολυάριθμες μη ελικοειδείς V (κίτρινο) διακόπτεται από πολυάριθμες μη ελικοειδείς αλληλουχίες (που φαίνονται με κάθετες γραμμώσεις). Γιαυτό τα κολλαγόνα αυτού του τύπου έχουν περισσότερο ευέλικτη δομή και σχηματίζουν δίκτυα αντί ινιδίων (Β) Φωτογραφία ηλεκτρονικού μικροσκοπίου που δείχνει ένα δίκτυο κολλαγόνου τύπου IV. 10

11 Ελαστικές ίνες 11

12 Πολυσακχαρίτες του ΕΣ 12

13 Πολυσακχαρίτες: Γλυκοζαμινογλυκάνες (GAG) Οι γλυκοζαμινογλυκάνες αποτελούνται από επαναλαμβανόμενες μονάδες δισακχαριτών. Με εξαίρεση την υαλουρονάνη, οι δισακχαρίτες αυτοί περιέχουν συχνά θειική ομάδα. 13

Σύμπλοκα συσσωματάνης (aggrecan) και υαλουρονάνης ) και υαλουρονάνης (hyaluron) και υαλουρονάνης ic acid) ) Η συσσωματάνη είναι μια μεγάλη πρωτεογλυκάνη που αποτελείται από περισσότερες από 100

14 Σύμπλοκα συσσωματάνης (aggrecan) και υαλουρονάνης ) και υαλουρονάνης (hyaluron) και υαλουρονάνης ic acid) ) Η συσσωματάνη είναι μια μεγάλη πρωτεογλυκάνη που αποτελείται από περισσότερες από 100 αλυσίδες θειικής χονδροϊτίνης ενωμένες με μια κεντρική πρωτεΐνη. Πολυάριθμα μόρια συσσωματάνης προσδένονται σε μακριές αλυσίδες υαλουρονάνης, σχηματίζοντας μεγάλα σύμπλοκα στο εξωκυτταρικό στρώμα των χόνδρων. Αυτή η σύνδεση σταθεροποιείται από συνδετικές πρωτεΐνες. 14

15 Οι πρωτεινογλυκάνες κατραλαμβάνουν μεγάλο όγκο και σχηματίζουν πηκτώματα μεγάλης αντοχής 15

16 Πρωτείνες πρόσφυσης του στρώματος 16

Δομή της φιμπρονεκτίνης Η φιμπρονεκτίνη είναι ένα διμερές που αποτελείται από δύο όμοιες πολυπεπτιδικές αλυσίδες ενωμένες μεταξύ τους μέσω δισουλφιδικών δεσμών κοντά στο καρβοξυτελικό

17 Δομή της φιμπρονεκτίνης Η φιμπρονεκτίνη είναι ένα διμερές που αποτελείται από δύο όμοιες πολυπεπτιδικές αλυσίδες ενωμένες μεταξύ τους μέσω δισουλφιδικών δεσμών κοντά στο καρβοξυτελικό τους άκρο. Στην εικόνα υποδεικνύονται οι θέσεις πρόσδεσης των πρωτεογλυκανών, των κυττάρων και του κολλαγόνου. Το μόριο περιέχει και άλλες θέσεις πρόσδεσης που δε φαίνονται στο σχήμα. 17

18 Δομή των λαμινινών Οι λαμινίνες αποτελούνται από τρεις πολυπεπτιδικές αλυσίδες, τις α, β και γ. Στην εικόνα υποδεικνύονται οι θέσεις πρόσδεσης της εντακτίνης, του κολλαγόνου τύπου IV, των πρωτεογλυκανών και των επιφανειακών υποδοχέων. 18

19 Δομή των λαμινινών. (Α) Οι λαμινίνες αποτελούνται από τρεις πολυπεπτιδικές αλυσίδες, τις α, β και γ. Κάθε πολυπεπτίδιο αποτελείται από ραβδό-μορφες επικράτειες που διακόπτονται από σφαιρινικές επικράτειες. Οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες συνδέονται σε μια περιοχή τριπλής έλικας η οποία σχηματίζεται από τις ραβδόμορφες επικράτειες. Σημειώνονται ορισμένες από τις θέσεις πρόσδεσης που χρησιμοποιούνται για αυτοσυναρμολόγηση ή για σύνδεση με το νιδογόνο, με την αγκρίνη (AGRN) (μια ) (μια πρωτεογλυκάνη) ή με υποδοχείς της κυτταρικής επιφάνειας. (Β) Συναρμολόγηση των λαμινινών για τον σχηματισμό δικτύου. (Γ) Δίκτυο λαμινινών στον βασικό υμένα που περιβάλλει ένα νεύρο. Οι λαμινίνες χρωματίστηκαν με ένα φθορίζον αντίσωμα που αναγνωρίζει την αλυσίδα β της λαμινίνης. (Από τη δημοσίευση της M. Durbeej, Cell Tissue Res. 339: 262.)

20 Αλληλεπιδράσεις Κυττάρου - ΕΣ 20

21 ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΒΑΣΙΚΟΥ ΥΜΕΝΑ 21

22 Δομή των ιντεγκρινών. Οι ιντεγκρίνες είναι ετεροδιμερή αποτελούμενα από δύο διαμεμβρανικές υπομονάδες, τις α και β. Η υπομονάδα α δεσμεύει δισθενή κατιόντα, τα οποία συμβολίζονται με Μ2+. Η περιοχή πρόσδεσης στο στρώμα αποτελείται από τμήματα και των δύο υπομονάδων. 22

ΕΙΚΟΝΑ 13.15 Πρόσδεση των ινιδίων απόκρισης σε μηχανικό στρες στις εστιακές προσφύσεις. Εστιακές προσφύσεις σχηματίζονται μέσω της πρόσδεσης ιντεγκρινών στο εξωκυτταρικό πλέγμα.

24 ΕΙΚΟΝΑ Πρόσδεση των ινιδίων απόκρισης σε μηχανικό στρες στις εστιακές προσφύσεις. Εστιακές προσφύσεις σχηματίζονται μέσω της πρόσδεσης ιντεγκρινών στο εξωκυτταρικό πλέγμα. Ινίδια απόκρισης σε μηχανικό στρες (δεμάτια ινιδίων ακτίνης που διασυνδέονται μέσω της α-ακτινίνης) προσδένονται στην κυτταροπλασματική επικράτεια των ιντεγκρινών μέσω σύνθετων συνδέσεων που απαιτούν τη συμμετοχή ενός αριθμού πρωτεϊνών. Στην εικόνα φαίνονται δύο από τις συνδέσεις που μπορεί να γίνουν: (1) πρόσδεση της ταλίνης τόσο στην ιντεγκρίνη όσο και στη βινκουλίνη και πρόσδεση του συμπλόκου ταλίνης και βινκουλίνης στην ακτίνη και (2) πρόσδεση της ιντεγκρίνης στην α-ακτινίνη.

ΕΙΚΟΝΑ 13.14 Ινίδια απόκρισης σε μηχανικό στρες και εστιακές προσφύσεις.

25 ΕΙΚΟΝΑ Ινίδια απόκρισης σε μηχανικό στρες και εστιακές προσφύσεις. Μικροσκοπία φθορισμού ανθρώπινων ινοβλαστών, όπου τα ινίδια ακτίνης που αποκρίνονται στο μηχανικό στρες έχουν σημανθεί με μοβ φθορίζουσα χρωστική, ενώ οι εστιακές προσφύσεις έχουν σημανθεί με τη βοήθεια ενός αντισώματος που αναγνωρίζει τη βινκουλίνη με χρώμα έντονο πράσινο.

ΕΙΚΟΝΑ 13.55 Πρόσδεση των ενδιάμεσων ινιδίων στα δεσμοσώματα και στα ημιδεσμοσώματα. (Γ) Σχηματική αναπαράσταση ενός ημιδεσμοσώματος.

26 ΕΙΚΟΝΑ Πρόσδεση των ενδιάμεσων ινιδίων στα δεσμοσώματα και στα ημιδεσμοσώματα. (Γ) Σχηματική αναπαράσταση ενός ημιδεσμοσώματος. Η ιντεγκρίνη α6β4 συνδέει τα ενδιάμεσα ινίδια στο εξωκυτταρικό πλέγμα μέσω πλεκτίνης. Οι πρωτεΐνες BP180 και BP230 ρυθμίζουν τη συναρμολόγηση και τη σταθερότητα των ημιδεσμοσωμάτων.

27 Συνδέσεις κυττάρου-στρώματος όπου συμμετέχουν ιντεγκρίνες. Οι ιντεγκρίνες συμμετέχουν σε δύο τύπους σταθερής σύνδεσης του κυτταροσκελετού με το εξωκυτταρικό στρώμα: στις εστιακές προσφύσεις και στα ημιδεσμοσώματα. Στις εστιακές προσφύσεις, δέσμες ινιδίων ακτίνης συνδέονται με την υπομονάδα β των περισσότερων ιντεγκρινών με τη μεσολάβηση άλλων πρωτεϊνών, όπως είναι η α-ακτινίνη, η ταλίνη και η βινκουλίνη. Στα ημιδεσμοσώματα, η ιντεγκρίνη α 6β4 συνδέει τον βασικό υμένα με τα ενδιάμεσα ινίδια μέσω της πλεκτίνης και της ΒΡ230. Η ΒΡ180 ευθύνεται 27 για τη συναρμολόγηση και τη σταθερότητα των ημιδεσμοσωμάτων.

28 Ενεργοποίηση των ιντεγκρινών Στην ανενεργή διαμόρφωση, οι κεφαλές της ιντεγκρίνης παραμένουν κοντά στην επιφάνεια του κυττάρου. Σήματα από το κυτταροδιάλυμα ενεργοποιούν τις ιντεγκρίνες, εκτείνοντας τις κεφαλές τους και επιτρέποντάς τους να προσδεθούν στο εξωκυτταρικό στρώμα. Το γεγονός αυτό οδηγεί σε στρατολόγηση περισσότερων ιντεγκρινών και σχηματισμό μιας εστιακής πρόσφυσης. Σε μετακινούμενα κύτταρα, η 28 αντιστροφή αυτών των αλλαγών διαμόρφωσης αποσυνδέει τις ιντεγκρίνες από το εξωκυτταρικό στρώμα.

Το σηματοδοτικό μονοπάτι των ιντεγκρινών Η πρόσδεση ιντεγκρινών στο εξωκυτταρικό στρώμα οδηγεί στη δημιουργία συμπλόκων επιφέροντας την ενεργοποίηση της FAK μέσω αυτοφωσφορυλίωσης.

29 Το σηματοδοτικό μονοπάτι των ιντεγκρινών Η πρόσδεση ιντεγκρινών στο εξωκυτταρικό στρώμα οδηγεί στη δημιουργία συμπλόκων επιφέροντας την ενεργοποίηση της FAK μέσω αυτοφωσφορυλίωσης. Στη συνέχεια, η κινάση Src προσδένεται στη θέση αυτοφωσφορυλίωσης της FAK και φωσφορυλιώνει επιπρόσθετες τυροσίνες της FAK. Οι φωσφοτυροσίνες της FAK λειτουργούν ως θέσεις πρόσδεσης για διάφορα καθοδικά σηματοδοτικά μόρια, μεταξύ των οποίων είναι το σύμπλοκο Grb2-Sos, το οποίο οδηγεί στην ενεργοποίηση της Ras, η κινάση PI 3 και η φωσφολιπάση C-γ. 29

30 30

31 31

32 Έλλειψη ή μεταλλάξεις στα μόρια κολλαγόνου έχουν αποτέλεσμα παθολογικούς φαινοτύπους 32

Σχετικά έγγραφα

Εξωκυττάριο στρώμα (ΕΣ)

Εξωκυττάριο στρώμα (ΕΣ) 1 Παραδείγματα εξωκυτταρικού στρώματος. Στιβάδες επιθηλιακών κυττάρων στηρίζονται σε μια λεπτή στιβάδα εξωκυτταρικού στρώματος που ονομάζεται βασικός υμένας. Κάτω από τον βασικό