基底膜的分子組成與功能課件

基底膜的分子組成與功能浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院20131基底膜的分子組成與功能浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院2

腎小球毛細(xì)血管壁三層結(jié)構(gòu)內(nèi)皮細(xì)胞層基底膜上皮細(xì)胞層腎小球基底膜2腎小球毛細(xì)血管壁三層結(jié)構(gòu)內(nèi)皮細(xì)胞層腎小球基底Basallaminae(yellow)surroundcertaincellsasinthekidneyglomerulus.Notethat,inthekidneyglomerulus（腎小球）,bothcellsheetshavegapsinthem,sothatthebasallaminaservesasthepermeabilitybarrierdeterminingwhichmoleculeswillpassintotheurinefromtheblood.3Basallaminae(yellow)surroun

正常情況下，血液中絕大部分蛋白質(zhì)不能濾過而保留于血液中。基底膜在腎小球中起選擇性過濾作用。4正常情況下，血液中絕大部分蛋白質(zhì)不能濾過而保留于血液中?；啄?basementmembrane)定義基底膜是由細(xì)胞分泌蛋白形成的細(xì)胞外蛋白，它們相互結(jié)合連接在細(xì)胞外間隙形成了一個(gè)分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以分隔不同組織細(xì)胞并調(diào)控其周圍環(huán)境。5基底膜(basementmembrane)定義基底膜是由基底層（basallamina）是高度結(jié)構(gòu)化的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白復(fù)合體。6基底層（basallamina）是高度結(jié)構(gòu)化的細(xì)胞外基質(zhì)蛋Amodelofthemolecularstructureofabasallamina.ThebasallaminaisformedbyspecificinteractionsbetweentheproteinstypeIVcollagen（IV型膠原）,laminin（層粘連蛋白）,andnidogen(巢蛋白）,andtheproteoglycanperlecan（基底膜蛋白聚糖）.Transmembranelamininreceptors(integrins)intheplasmamembranearethoughttoorganizetheassemblyofthebasallamina.基底層（basallamina）細(xì)胞外基質(zhì)蛋白復(fù)合體7Amodelofthemolecularstruc基底層蛋白組成基底層主要由Ⅳ型膠原、層粘連蛋白、巢蛋白、基底膜蛋白聚糖組成。Ⅳ型膠原層粘連蛋白巢蛋白基底膜蛋白聚糖8基底層蛋白組成基底層主要由Ⅳ型膠原、層粘連蛋白、巢蛋白、基底基底層蛋白組成。Ⅳ型膠原層粘連蛋白巢蛋白基底膜蛋白聚糖基底層蛋白組成9基底層蛋白組成?；讓拥鞍捉M成9膠原蛋白collagen存在于所有組織和器官，是人體內(nèi)含量最豐富蛋白質(zhì)。脊椎動(dòng)物的膠原類型近20種基底膜Ⅳ型膠原軟骨Ⅱ型膠原皮膚Ⅰ型膠原Ⅳ型膠原是基底膜的主要組成成分?；啄ぶ惺洽粜湍z原10膠原蛋白collagen存在于所有組織和器人皮膚膠原蛋白Gly33％Pro13％4-羥脯氨酸9％5-羥賴氨酸0.6％具有特征性氨基酸組成具有特征性氨基酸序列每個(gè)成熟的膠原蛋白分子均有3條多肽鏈；各種類型的膠原蛋白中有大量同源性序列（三肽重復(fù)序列）。認(rèn)識(shí)膠原蛋白11人皮膚膠原蛋白Gly33％具有特征性氨基Ⅰ型膠原：（Gly－Pro－

X）n和（Gly－

Y－Hypro）n，X/Y代表任意氨基酸Ⅳ型膠原：（Gly－X－

Pro）n和（Gly－

Hypro－Y

）n，X/Y代表任意氨基酸認(rèn)識(shí)膠原蛋白12Ⅰ型膠原：（Gly－Pro－X）n和（Gly－Y－H膠原蛋白由三條以非共價(jià)鍵結(jié)合的多肽鏈組成膠原蛋白的結(jié)構(gòu)13膠原蛋白由三條以非共價(jià)鍵結(jié)合的多肽鏈組成膠原蛋白的結(jié)構(gòu)13①

3條多肽鏈組成②每條多肽鏈均為Ⅱ型聚脯氨酸螺旋（polyprolinetypeⅡhelix)③每個(gè)螺旋含3個(gè)氨基酸殘基④呈Ⅱ型聚脯氨酸螺旋構(gòu)象的三條多肽鏈互相纏繞形成三聚螺旋膠原蛋白14①3條多肽鏈組成膠原蛋白14膠原蛋白膠原蛋白三聚螺旋結(jié)構(gòu)依靠鏈間氫鍵和每周第3位的甘氨酸維持穩(wěn)定。15膠原蛋白膠原蛋白三聚螺旋結(jié)構(gòu)依靠鏈間氫鍵和每周第3位的甘氨酸膠原蛋白結(jié)構(gòu)示意圖16膠原蛋白結(jié)構(gòu)示意圖16膠原蛋白在Ⅰ型膠原蛋白中，除C端和N端片段外，大多數(shù)序列都是三聚螺旋結(jié)構(gòu)。在其他的膠原蛋白中，序列中有多個(gè)球狀結(jié)構(gòu)域。17膠原蛋白在Ⅰ型膠原蛋白中，除C端和N端片段外，大多數(shù)序列都是Ⅳ型膠原(typeⅣcollagen)3條多肽鏈組成Ⅳ型膠原羧基端的球狀結(jié)構(gòu)域：NC1結(jié)構(gòu)域氨基端：7S結(jié)構(gòu)域18Ⅳ型膠原(typeⅣcollagen)3條多肽鏈組成Ⅳ型膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成通過NC1間“頭-頭”相互作用形成二聚體；二聚體通過7S區(qū)形成八聚體；八聚體進(jìn)一步聚集形成Ⅳ型膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。19Ⅳ型膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成通過NC1間“頭-頭”相互作用形成二聚

通過NC1間“頭-頭”相互作用形成二聚體；二聚體通過7S區(qū)形成八聚體；八聚體進(jìn)一步聚集形成Ⅳ型膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。Ⅳ型膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成20通過NC1間“頭-頭”相互作用形成二聚體；Ⅳ型膠原網(wǎng)2121Ⅳ型膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)22Ⅳ型膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)22層粘連蛋白laminin

基底膜的主要成分之一；層粘連蛋白與細(xì)胞表面受體（整合蛋白）結(jié)合，可以介導(dǎo)上皮細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞粘著于基底膜。23層粘連蛋白laminin23層粘連蛋白結(jié)構(gòu)三條肽鏈（α、β、γ）通過二硫鍵交聯(lián)而成；空間結(jié)構(gòu)類似于一個(gè)不對(duì)稱的“十字架”，十字架結(jié)構(gòu)包含3個(gè)短臂和1個(gè)長(zhǎng)臂。3個(gè)短臂由不同肽鏈構(gòu)成，長(zhǎng)臂由α、β、γ三條肽鏈共同構(gòu)成。24層粘連蛋白結(jié)構(gòu)三條肽鏈（α、β、γ）通過二硫鍵交聯(lián)而成；2α、β和γ鏈各形成十字結(jié)構(gòu)的一條短臂；長(zhǎng)臂由三條肽鏈共同構(gòu)成。α鏈向外延伸形成C端球形G結(jié)構(gòu)域?qū)诱尺B蛋白結(jié)構(gòu)25α、β和γ鏈各形成十字結(jié)構(gòu)的一條短臂；層粘連蛋白結(jié)構(gòu)25層粘連蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成層粘連蛋白分子通過短臂間相互作用自身連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。26層粘連蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成層粘連蛋白分子通過短臂間相互作用自身

層粘連蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成不同層粘連蛋白分子的短臂間互相作用形成了片層樣網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)27層粘連蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成27層粘連蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)28層粘連蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)28巢蛋白(nidogen)巢蛋白結(jié)構(gòu)：3個(gè)球形結(jié)構(gòu)域組成—G1、G2、G329巢蛋白(nidogen)巢蛋白結(jié)構(gòu)：3個(gè)球形結(jié)構(gòu)域組成—G巢蛋白結(jié)構(gòu)示意圖Ⅳ型膠原和基底膜蛋白聚糖結(jié)合位點(diǎn)在G2結(jié)構(gòu)域內(nèi)，層粘連蛋白結(jié)合位點(diǎn)在G3結(jié)構(gòu)域內(nèi)。30巢蛋白結(jié)構(gòu)示意圖Ⅳ型膠原和基底膜蛋白聚糖結(jié)合位點(diǎn)在G2結(jié)構(gòu)域巢蛋白巢蛋白連接層粘連蛋白和Ⅳ型膠原網(wǎng)絡(luò)31巢蛋白巢蛋白連接層粘連蛋白和Ⅳ型膠原網(wǎng)絡(luò)31基底膜蛋白聚糖(perlecan)

硫酸肝素蛋白聚糖是基底膜主要的蛋白聚糖硫酸肝素蛋白聚糖連接層粘連蛋白和Ⅳ型膠原網(wǎng)絡(luò)32基底膜蛋白聚糖(perlecan)硫酸肝素蛋白聚糖是基底膜蛋白聚糖proteoglycan

是一類復(fù)雜的大分子糖復(fù)合物，由糖胺聚糖共價(jià)連接于核心蛋白所組成。糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG)是含己糖醛酸和己糖胺的重復(fù)二糖單位。己糖胺:葡糖胺或半乳糖胺己糖醛酸：艾杜糖醛酸或葡糖醛酸33蛋白聚糖proteoglycan是一類復(fù)蛋白聚糖蛋白聚糖是一條或多條糖胺聚糖以共價(jià)鍵與核心蛋白形成的大分子糖復(fù)合物化合物。34蛋白聚糖蛋白聚糖是一條或多條糖胺聚糖以共價(jià)鍵與核心蛋白基底膜蛋白聚糖基底膜蛋白聚糖中糖胺聚糖是硫酸肝素（肝素的二糖單位為葡糖胺和艾杜糖醛酸；肝素高度硫酸化）此種硫酸化的糖胺聚糖帶很多負(fù)電荷，結(jié)合陽離子（Na

+,K+）和水形成膠體，從而提供一膨脹壓，使得基底膜具有抵抗力。35基底膜蛋白聚糖基底膜蛋白聚糖中糖胺聚糖是硫酸肝素（肝素的二糖

基底膜蛋白聚糖通過它的核心蛋白與Ⅳ型膠原，或通過它的硫酸肝素鏈與層粘連蛋白結(jié)合，從而與基底膜其它三種成分相互作用?；啄さ鞍拙厶沁B接層粘連蛋白和Ⅳ型膠原網(wǎng)絡(luò)36基底膜蛋白聚糖通過它的核心蛋白與Ⅳ型膠原，或通過基底層結(jié)構(gòu)基底層由相互交聯(lián)的層粘連蛋白和Ⅳ型膠原構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，巢蛋白和基底膜蛋白聚糖連接這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；層粘連蛋白通過與細(xì)胞受體結(jié)合，基底層結(jié)構(gòu)得到鞏固。37基底層結(jié)構(gòu)基底層由相互交聯(lián)的層粘連蛋白和Ⅳ型膠原構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)基底層由相互交聯(lián)的層粘連蛋白和Ⅳ型膠原構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，巢蛋白和基底膜蛋白聚糖連接這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；層粘連蛋白通過與細(xì)胞受體結(jié)合，基底層結(jié)構(gòu)得到鞏固?；讓咏Y(jié)構(gòu)38基底層由相互交聯(lián)的層粘連蛋白和Ⅳ型膠原構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，巢蛋白和3939謝謝40謝謝40基底膜的分子組成與功能浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院201341基底膜的分子組成與功能浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院2

腎小球毛細(xì)血管壁三層結(jié)構(gòu)內(nèi)皮細(xì)胞層基底膜上皮細(xì)胞層腎小球基底膜42腎小球毛細(xì)血管壁三層結(jié)構(gòu)內(nèi)皮細(xì)胞層腎小球基底Basallaminae(yellow)surroundcertaincellsasinthekidneyglomerulus.Notethat,inthekidneyglomerulus（腎小球）,bothcellsheetshavegapsinthem,sothatthebasallaminaservesasthepermeabilitybarrierdeterminingwhichmoleculeswillpassintotheurinefromtheblood.43Basallaminae(yellow)surroun

正常情況下，血液中絕大部分蛋白質(zhì)不能濾過而保留于血液中?；啄ぴ谀I小球中起選擇性過濾作用。44正常情況下，血液中絕大部分蛋白質(zhì)不能濾過而保留于血液中?；啄?basementmembrane)定義基底膜是由細(xì)胞分泌蛋白形成的細(xì)胞外蛋白，它們相互結(jié)合連接在細(xì)胞外間隙形成了一個(gè)分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以分隔不同組織細(xì)胞并調(diào)控其周圍環(huán)境。45基底膜(basementmembrane)定義基底膜是由基底層（basallamina）是高度結(jié)構(gòu)化的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白復(fù)合體。46基底層（basallamina）是高度結(jié)構(gòu)化的細(xì)胞外基質(zhì)蛋Amodelofthemolecularstructureofabasallamina.ThebasallaminaisformedbyspecificinteractionsbetweentheproteinstypeIVcollagen（IV型膠原）,laminin（層粘連蛋白）,andnidogen(巢蛋白）,andtheproteoglycanperlecan（基底膜蛋白聚糖）.Transmembranelamininreceptors(integrins)intheplasmamembranearethoughttoorganizetheassemblyofthebasallamina.基底層（basallamina）細(xì)胞外基質(zhì)蛋白復(fù)合體47Amodelofthemolecularstruc基底層蛋白組成基底層主要由Ⅳ型膠原、層粘連蛋白、巢蛋白、基底膜蛋白聚糖組成。Ⅳ型膠原層粘連蛋白巢蛋白基底膜蛋白聚糖48基底層蛋白組成基底層主要由Ⅳ型膠原、層粘連蛋白、巢蛋白、基底基底層蛋白組成。Ⅳ型膠原層粘連蛋白巢蛋白基底膜蛋白聚糖基底層蛋白組成49基底層蛋白組成?；讓拥鞍捉M成9膠原蛋白collagen存在于所有組織和器官，是人體內(nèi)含量最豐富蛋白質(zhì)。脊椎動(dòng)物的膠原類型近20種基底膜Ⅳ型膠原軟骨Ⅱ型膠原皮膚Ⅰ型膠原Ⅳ型膠原是基底膜的主要組成成分?；啄ぶ惺洽粜湍z原50膠原蛋白collagen存在于所有組織和器人皮膚膠原蛋白Gly33％Pro13％4-羥脯氨酸9％5-羥賴氨酸0.6％具有特征性氨基酸組成具有特征性氨基酸序列每個(gè)成熟的膠原蛋白分子均有3條多肽鏈；各種類型的膠原蛋白中有大量同源性序列（三肽重復(fù)序列）。認(rèn)識(shí)膠原蛋白51人皮膚膠原蛋白Gly33％具有特征性氨基Ⅰ型膠原：（Gly－Pro－

X）n和（Gly－

Y－Hypro）n，X/Y代表任意氨基酸Ⅳ型膠原：（Gly－X－

Pro）n和（Gly－

Hypro－Y

）n，X/Y代表任意氨基酸認(rèn)識(shí)膠原蛋白52Ⅰ型膠原：（Gly－Pro－X）n和（Gly－Y－H膠原蛋白由三條以非共價(jià)鍵結(jié)合的多肽鏈組成膠原蛋白的結(jié)構(gòu)53膠原蛋白由三條以非共價(jià)鍵結(jié)合的多肽鏈組成膠原蛋白的結(jié)構(gòu)13①

3條多肽鏈組成②每條多肽鏈均為Ⅱ型聚脯氨酸螺旋（polyprolinetypeⅡhelix)③每個(gè)螺旋含3個(gè)氨基酸殘基④呈Ⅱ型聚脯氨酸螺旋構(gòu)象的三條多肽鏈互相纏繞形成三聚螺旋膠原蛋白54①3條多肽鏈組成膠原蛋白14膠原蛋白膠原蛋白三聚螺旋結(jié)構(gòu)依靠鏈間氫鍵和每周第3位的甘氨酸維持穩(wěn)定。55膠原蛋白膠原蛋白三聚螺旋結(jié)構(gòu)依靠鏈間氫鍵和每周第3位的甘氨酸膠原蛋白結(jié)構(gòu)示意圖56膠原蛋白結(jié)構(gòu)示意圖16膠原蛋白在Ⅰ型膠原蛋白中，除C端和N端片段外，大多數(shù)序列都是三聚螺旋結(jié)構(gòu)。在其他的膠原蛋白中，序列中有多個(gè)球狀結(jié)構(gòu)域。57膠原蛋白在Ⅰ型膠原蛋白中，除C端和N端片段外，大多數(shù)序列都是Ⅳ型膠原(typeⅣcollagen)3條多肽鏈組成Ⅳ型膠原羧基端的球狀結(jié)構(gòu)域：NC1結(jié)構(gòu)域氨基端：7S結(jié)構(gòu)域58Ⅳ型膠原(typeⅣcollagen)3條多肽鏈組成Ⅳ型膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成通過NC1間“頭-頭”相互作用形成二聚體；二聚體通過7S區(qū)形成八聚體；八聚體進(jìn)一步聚集形成Ⅳ型膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。59Ⅳ型膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成通過NC1間“頭-頭”相互作用形成二聚

通過NC1間“頭-頭”相互作用形成二聚體；二聚體通過7S區(qū)形成八聚體；八聚體進(jìn)一步聚集形成Ⅳ型膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。Ⅳ型膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成60通過NC1間“頭-頭”相互作用形成二聚體；Ⅳ型膠原網(wǎng)6121Ⅳ型膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)62Ⅳ型膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)22層粘連蛋白laminin

基底膜的主要成分之一；層粘連蛋白與細(xì)胞表面受體（整合蛋白）結(jié)合，可以介導(dǎo)上皮細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞粘著于基底膜。63層粘連蛋白laminin23層粘連蛋白結(jié)構(gòu)三條肽鏈（α、β、γ）通過二硫鍵交聯(lián)而成；空間結(jié)構(gòu)類似于一個(gè)不對(duì)稱的“十字架”，十字架結(jié)構(gòu)包含3個(gè)短臂和1個(gè)長(zhǎng)臂。3個(gè)短臂由不同肽鏈構(gòu)成，長(zhǎng)臂由α、β、γ三條肽鏈共同構(gòu)成。64層粘連蛋白結(jié)構(gòu)三條肽鏈（α、β、γ）通過二硫鍵交聯(lián)而成；2α、β和γ鏈各形成十字結(jié)構(gòu)的一條短臂；長(zhǎng)臂由三條肽鏈共同構(gòu)成。α鏈向外延伸形成C端球形G結(jié)構(gòu)域?qū)诱尺B蛋白結(jié)構(gòu)65α、β和γ鏈各形成十字結(jié)構(gòu)的一條短臂；層粘連蛋白結(jié)構(gòu)25層粘連蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成層粘連蛋白分子通過短臂間相互作用自身連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。66層粘連蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成層粘連蛋白分子通過短臂間相互作用自身

層粘連蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成不同層粘連蛋白分子的短臂間互相作用形成了片層樣網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)67層粘連蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成27層粘連蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)68層粘連蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)28巢蛋白(nidogen)巢蛋白結(jié)構(gòu)：3個(gè)球形結(jié)構(gòu)域組成—G1、G2、G369巢蛋白(nidogen)巢蛋白結(jié)構(gòu)：3個(gè)球形結(jié)構(gòu)域組成—G巢蛋白結(jié)構(gòu)示意圖Ⅳ型膠原和基底膜蛋白聚糖結(jié)合位點(diǎn)在G2結(jié)構(gòu)域內(nèi)，層粘連蛋白結(jié)合位點(diǎn)在G3結(jié)構(gòu)域內(nèi)。70巢蛋白結(jié)構(gòu)示意圖Ⅳ型膠原和基底膜蛋白聚糖結(jié)合位點(diǎn)在G2結(jié)構(gòu)域巢蛋白巢蛋白連接層粘連蛋白和Ⅳ型膠原網(wǎng)絡(luò)71巢蛋白巢蛋白連接層粘連蛋白和Ⅳ型膠原網(wǎng)絡(luò)31基底膜蛋白聚糖(perlecan)

硫酸肝素蛋白聚糖是基底膜主要的蛋白聚糖