細胞生物學細胞連接與細胞黏附提綱

1、第十章 細胞連接與細胞黏附封閉連接細胞連接 錨定連接通訊連接一 封閉連接（緊密連接）分布于 各種上皮細胞，如 消化道上皮、膀胱上皮、睪丸曲細精管生精上皮的支持細胞基部、腺體的上皮細胞 管腔面的頂端側面區(qū)域、腦毛細血管內皮細胞之間 等跨膜蛋白顆粒形成的 封閉索，交錯形成網狀，環(huán)繞每個上皮細胞的頂部，連接相鄰細胞，封閉細胞間隙，防止小分子 從細胞一側 經過細胞間隙 進入另一側穿膜蛋白 閉合蛋白occludin 45kD的四次穿膜蛋白 C端與N端 均伸向細胞質 封閉蛋白claudin 20-27kD的四次穿膜蛋白 C端與N端 均伸向細胞質胞質外周蛋白 PDZ蛋白、ZO家族。緊密連接的兩個主要功能：1

2、封閉上皮細胞的間隙，形成與外界隔離的封閉帶，防止細胞外物質 無選擇地通過細胞間隙進入組織，或從組織回流入腔中，保持內環(huán)境的穩(wěn)定 。 如：血腦屏障blood-brain barrier、血睪屏障blood-testis barrier保護器官免受異物傷害2形成上皮細胞質膜蛋白 與膜脂分子側向擴散的屏障，維持上皮細胞的極性。如緊密連接限制膜蛋白、膜脂分子流動性， 保證在小腸上皮內胞質營養(yǎng)物質運轉的方向性，還將上皮細胞聯(lián)合成一個整體二 錨定連接由細胞骨架纖維參與，存在于相互接觸的細胞間或細胞與細胞外基質之間的細胞連接；主要作用是 形成能夠抵抗機械張力的牢固粘合；廣泛分布于動物各種組織中，特別是 上皮

3、、心肌和子宮頸等需要承受機械壓力的組織 細胞與細胞間的黏著連接黏著帶 adhesion belt黏著連接 adhering junction 細胞與細胞外基質間的黏合連接黏著斑 與肌動蛋白纖維 相連的錨定連接 adhesion plaque橋粒連接 desmosome junction 細胞與細胞間的連接 橋粒desmosome 與中間纖維 相連的錨定連接 細胞與細胞外基質間的連接 半橋粒hemidesmosome細胞內錨定蛋白 intracellular anchor proteins：在細胞膜的胞質面形成一個突出的斑，并將連接復合體與肌動蛋白纖維/中間纖維相連 穿膜黏著蛋白 transme

4、mbrane adhension proteins：其胞質區(qū)域連接細胞內錨定蛋白，其細胞外區(qū)域與細胞外基質蛋白或相鄰細胞特異的穿膜黏著蛋白（一） 黏著連接是由肌動蛋白絲參與的錨定連接1黏著帶 位于上皮細胞 緊密連接的下方，是相鄰細胞之間形成的一個 連續(xù)的帶狀結構參與形成 黏著帶 的穿膜黏著蛋白 稱：鈣黏著蛋白 cadherin，是Ca2+依賴性細胞黏附分子胞內 錨定蛋白： 、聯(lián)蛋白(catenins)， -輔肌動蛋白(actinin)、黏著斑蛋白(vinculin)等，錨定 肌動蛋白絲作用 1在維持 細胞形態(tài)和組織器官完整性 2為上皮細胞、心肌細胞 提供了抵抗機械張力的 牢固黏合2 黏著斑 位

5、于上皮細胞基底部，是細胞通過局部黏附與 細胞外基質之間形成的 黏合連接參與黏著斑 連接的 穿膜黏著蛋白 是整聯(lián)蛋白integrin，也稱 整合素；其胞外部分與 細胞外基質(纖連蛋白、膠原) 相連，胞內部分通過 錨定蛋白 與肌動蛋白絲 相連黏著斑部位的錨定蛋白有：踝蛋白talin、 -輔肌動蛋白、細絲蛋白filamin、紐蛋白vinculin 等黏著斑 在肌細胞、肌腱(主要是 膠原) 形成的連接中 很常見體外培養(yǎng)細胞 常通過 黏著斑 附著于 培養(yǎng)皿表面，黏著斑的形成、解離 對細胞的 鋪展和遷移 有重要意義（二）橋粒連接是由中間纖維介導的錨定連接橋粒連接 廣泛分布于 承受強拉力的組織中，如 皮膚、

6、心肌、消化道、膀胱、子宮、陰道等處的上皮細胞之間；根據分布位置，分為：橋粒、半橋粒 兩種1 橋粒 位于 上皮細胞 黏著帶下方，是相鄰細胞接觸點上的一種 類似斑點狀（紐扣）的結構 橋粒斑（中間纖維附著部位）由多種蛋白組成包括 橋粒斑珠蛋白plakoglobin、橋粒斑蛋白desmoplakin 不同組織的細胞中 附著于橋粒斑的 中間纖維不同胰蛋白酶、膠原酶、透明質酸酶、 Ca2+螯合劑，均能破壞 橋粒結構橋粒破壞：自身免疫缺陷病天皰瘡2 半橋粒 上皮細胞 與基膜 之間的連接裝置，結構僅為 橋粒的一半 半橋粒的胞質斑 由網蛋白plectin組成，與胞內中間纖維相連；半橋粒的跨膜黏著蛋白是 整聯(lián)蛋白

7、integrin、穿膜蛋白BP180，與基底膜中的 層粘連蛋白 結合，從而將細胞與基底膜牢固錨定在一起 主要功能：把上皮細胞 與其下方的 基底膜連在一起，防止機械力造成的上皮組織剝離半橋粒破壞：大泡性類天皰瘡；層粘連蛋白、整聯(lián)蛋白6或4基因突變，均引起 大泡性表皮松懈癥，癥狀類似前者三 通訊連接通訊連接communicating junction：進行細胞間的 電信號、化學信號的通訊聯(lián)系，從而完成群體細胞間的合作與協(xié)調動物組織中 有兩種通訊連接：間隙連接 gap junction、化學突觸chemical synapse(一) 間隙連接是動物組織中普遍存在的一種細胞連接方式除骨骼肌細胞及血細胞

8、外，幾乎所有的動物組織細胞都利用間隙連接進行通訊連接間隙連接的基本結構單位是 連接子connexon，長7.5nm，外徑6nm，由6個相同或相似的 跨膜蛋白連接子蛋白connexin（都有4個保守的a螺旋穿膜區(qū)） 環(huán)繞而成，中央是1.52nm的親水性通道一個連接子 可以由不同連接子蛋白構成異源連接子；也可由相同連接子蛋白構成同源連接子不同連接子蛋白 構成的連接子，在通透性、導電率、可調節(jié)性方面是不同的，其分布具有組織細胞特異性重要功能是：加強相鄰細胞的機械連接 介導細胞間通訊間隙連接的通訊方式 代謝藕聯(lián)metabolic coupling 電藕聯(lián)electric coupling1 代謝耦聯(lián)

9、通過連接子形成親水性通道，允許如 無機離子、葡萄糖、氨基酸、核苷酸、維生素、cAMP等 從一個細胞迅速進入另一個細胞內，使代謝產物迅速平均分配到相鄰細胞中，在胚胎發(fā)育早期特別重要 間隙連接的通透性是 可以調節(jié)的，降低pH，或升高Ca2+離子濃度，均可降低 間隙連接的通透性（細胞受損時， Ca2+大量進入細胞，導致間隙連接關閉，以免周圍細胞受到傷害；腫瘤細胞 間隙連接 明顯減少或喪失，失去控制）2 電耦聯(lián) 其連接子 是種 離子通道，帶電的離子 能通過間隙連接 達到相鄰細胞在具有 電興奮性 的組織細胞間，廣泛存在 電耦聯(lián)現象；帶電離子通過連接子，使動作電位 從一個細胞擴散到另一個細胞，速度快而準確

10、（二）突觸主要存在于神經細胞之間和神經細胞與肌細胞的接觸部位突觸 電突觸 細胞間形成間隙連接 速度快而準確 化學突觸 化學突觸 主要存在于 神經細胞之間、神經細胞與肌細胞之間的接觸部位，突觸間隙20nm寬，傳遞 神經遞質，引起突觸后膜動作電位，速度不及電突觸。 鈣黏著蛋白Cadherin細胞黏附分子 選擇素Selectin 免疫球蛋白超家族Ig-superfamily, Ig-SF 整聯(lián)蛋白家族integrin細胞黏附分子可分為三部分：較長胞外區(qū)，其N-端帶有糖鏈，是與配體識別部位；跨膜區(qū)，多為一次性跨膜蛋白； 胞質區(qū)，肽鏈的C-端，一般較小，可與質膜下的細胞骨架成分 或 胞內的 信號轉導分子

11、 結合，從而 介導黏附細胞黏附分子通過三種方式介導細胞識別與黏著： 同親型結合homophilic binding，相鄰細胞表面的 同種黏附分子間的識別與黏著；如鈣黏著蛋白主要以這種方式介導細胞黏附 異親型結合hetrophilic binding，不同種黏附分子間的識別與黏著，選擇素和整聯(lián)蛋白 主要靠這種方式 介導細胞黏附； 連接分子依賴性結合linker-dependent binding，相鄰細胞的黏附分子通過 連接分子介導，才能相互識別與黏著一 鈣黏著蛋白家族一類依賴于Ca2+的 同親型 細胞黏附 分子，在胚胎發(fā)育中的 細胞識別、遷移、分化，以及組織器官 構筑中 起重要作用典型鈣黏著蛋

12、白 上皮組織的E-鈣粘素epithelial cadherin神經組織的N-鈣粘素胎盤(乳腺、表皮)P-鈣粘素 （細胞黏著、信號轉導）血管內皮細胞VE-鈣粘素 等非典型鈣黏著蛋白 橋粒中的 介導細胞黏著1 鈣黏著蛋白分子結構鈣離子對鈣黏著蛋白的影響單次跨膜糖蛋白 在質膜中常以同源二聚體形式存在鈣粘素的胞外區(qū) 約110氨基酸殘基，常折疊成5個重復結構域，Ca2+結合在重復結構之間，將胞外區(qū)鎖定在一起，形成棒狀結構，賦予鈣粘素分子以強度結合Ca2+越多，鈣粘素剛性越強；去除Ca2+，胞外區(qū)便變得松軟，易被蛋白酶水解2 鈣黏著蛋白的功能 介導細胞與細胞之間的同親性細胞在個體發(fā)育中 影響細胞分化參與細

13、胞之間穩(wěn)定的特化連接結構3 鈣黏著蛋白與疾病鈣粘素功能的 喪失，使惡性腫瘤 容易擴散；缺失E-鈣粘素 可導致 上皮腫瘤的發(fā)生； E-鈣粘素 表達越多，細胞轉移越少；升高惡性腫瘤細胞中 鈣粘素的表達，有利于抑制腫瘤二 選擇素依賴于Ca2+的 異親性 細胞黏附分子主要介導 白細胞與 血管內皮細胞 或血小板 的識別和暫時性黏附，幫助 白細胞、血小板 進入炎癥部位L-選擇素(L-selectin)：最早在淋巴細胞被發(fā)現，在各種白細胞上都表達P-選擇素(P-selectin)：存在于血小板和內皮細胞E-選擇素(E-selectin)：存在于活化的內皮細胞中1 選擇素的分子結構單次 跨膜糖蛋白 其胞外區(qū)

14、由三個獨立結構域 組成：N-末端的C型凝集素(C lectin) 結構域 識別特異糖基，參與細胞間選擇性黏附的 重要活性部位表皮生長因子(EGF)樣 結構域補體調節(jié)蛋白（CCP）同源結構域3種選擇素 均可識別一類 特定的糖基， Ca2+參與該識別黏附過程表皮生長因子結構域、補體結合蛋白結構域，具有加強分子間黏附 以及參與補體系統(tǒng) 調節(jié)等 作用胞內區(qū) 可通過錨定蛋白與細胞內微絲結合2 選擇素的功能主要功能是 參與白細胞 與血管內皮細胞或血小板的 識別與黏附，幫助白細胞進入炎癥部位白細胞在炎癥部位的血管中 黏附、分離、再黏附、再分離，呈現滾動方式運動隨后激活了自身的整聯(lián)蛋白，由整聯(lián)蛋白介導 白細胞

15、與血管內皮的緊密結合，使白細胞 經內皮細胞間隙 遷移至組織三 免疫球蛋白超家族分子結構中 含有類似 免疫球蛋白結構域、不依賴Ca2+的 細胞黏附分子有的介導 同親型 細胞黏著，如 各種神經細胞黏附分子 neural cell adhesion molecule, N-CAM，及血小板-內皮細胞黏附分子PE-CAM有的介導 異親型 細胞黏著，如 細胞間粘附分子 I-CAM、血管細胞粘附分子 V-CAM 等大多IgSF 介導淋巴細胞和 免疫應答細胞之間的 特異的相互作用一些IgSF成員，如 N-CAM 介導 非免疫細胞的黏著1 Ig-SF黏附分子的功能所有N-CAM的胞外區(qū) 都有5個Ig樣 結構域

16、,通過 同親型黏著機制 與相鄰細胞同類分子結合黏附載一起，與神經系統(tǒng)的發(fā)育、軸突的生長和再生、突觸的形成關系密切N-CAM的基因缺陷 可引起智力發(fā)育遲緩和其他神經系統(tǒng)病變一些Ig-SF成員 通過異親型細胞黏附機制 參與細胞黏附2 Ig-SF黏附分子與醫(yī)學神經細胞黏附分子L1(N-CAM-L1) 主要在神經細胞表達，與神經元之間的黏附及相互作用有關I-CAM、V-CAM、PE-CAM 在免疫排斥反應中 具有重要作用；如 I-CAM介導 腫瘤細胞與白細胞的黏附，腫瘤細胞I-CAM表達降低 可能與腫瘤細胞 逃逸免疫監(jiān)視 有關 四 整聯(lián)蛋白家族（整合素）一類普遍存在于脊椎動物細胞表面，依賴Ca2+或M

17、g2+的異親型細胞粘附分子，介導 細胞-細胞 或 細胞-細胞外基質的相互識別和黏附，具有聯(lián)系細胞內（細胞骨架）外的功能1 整聯(lián)蛋白是由和兩個亞基形成的異二聚體跨膜蛋白亞基 和亞基 均由 胞外區(qū)、跨膜區(qū)、胞內區(qū) 三個部分組成； 其胞外區(qū)的 頭部區(qū) 與配體結合胞內區(qū) 很短，只含有 3050個氨基酸，可通過與 胞內的一些 連接蛋白(踝蛋白、輔肌動蛋白、Filamin、紐蛋白) 與細胞內的 肌動蛋白絲等 骨架成分 相互作用胞外區(qū)可與 纖粘連蛋白、層粘連蛋白、膠原等 含有Arg-Gly-Asp (RGD) 三肽序列的細胞外基質成分 結合，介導細胞與 細胞外基質的黏著，如 黏著斑、半橋粒。不同細胞 表達的整聯(lián)蛋白 在組成上 不盡相同；一種整聯(lián)蛋白 可以結合 多種配體，一種配體 也可結合 多種整聯(lián)蛋白2.整聯(lián)蛋白的功能介導細胞間相互作用介導細胞與細胞外基質間的相互作用整聯(lián)蛋白在信號傳遞中發(fā)揮重要作用，整聯(lián)蛋白參與的信號傳遞方向有“由內向外”及“由外向內”兩種形式3.整聯(lián)蛋白與醫(yī)學整聯(lián)蛋白的胞外區(qū) 識別結合 RGD 三肽序列，人工合成肽的RGD序列 能競爭性 阻斷細胞與纖連蛋白的結合半數的整聯(lián)蛋白 含有結合RGD的 結構域，而RGD序列的發(fā)現，開辟了 以受體-配體 相互作用為基礎的 新的基本治療手段藥廠設計出“非肽類抗凝血藥物” Aggrastat 等，類似R