細胞連接和細胞外基質(zhì)專家講座

第五章細胞連接和細胞外基質(zhì)

（CellJunction&ECM）細胞連接和細胞外基質(zhì)第1頁?是細胞與細胞間或細胞與細胞外基質(zhì)間聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。?分為三大類，即：封閉連接（occludingjunction）、錨定連接（anchoringjunction）和通訊連接（communicatingjunction）。第一節(jié)細胞連接細胞連接和細胞外基質(zhì)第2頁細胞連接和細胞外基質(zhì)第3頁一、封閉連接

occludingjunctions以緊密連接（tightjunction）為經(jīng)典代表，它將相鄰細胞質(zhì)膜親密地連接在一起阻止溶液中分子沿細胞間隙滲透細胞內(nèi)。緊密連接主要見于體內(nèi)管腔及腺體上皮細胞近管腔面頂端，呈帶狀圍繞細胞。緊密連接處，兩相鄰細胞質(zhì)膜并非大片區(qū)域緊密連接，而是以斷續(xù)點連在一起，點狀接觸部位沒有縫隙，未接觸處還有10-15nm細胞間隙。細胞連接和細胞外基質(zhì)第4頁

緊密連接體內(nèi)管腔及腺體上皮細胞近管腔面頂端,由特殊跨膜蛋白成串排列形成蛋白質(zhì)顆粒條索，進而形成拉鏈狀密閉連接結(jié)構(gòu)--封閉索，這些封閉索交織成網(wǎng)狀，圍繞在每個上皮細胞頂部，將相鄰細胞緊密連接在一起，封閉細胞間隙。細胞連接和細胞外基質(zhì)第5頁組成由圍繞在細胞四面嵴線網(wǎng)絡(luò)—封閉索組成。封閉索：成串排列特殊跨膜蛋白排列形成蛋白質(zhì)顆粒條索，將細胞間隙封閉起來。細胞連接和細胞外基質(zhì)第6頁細胞連接和細胞外基質(zhì)第7頁功效封閉作用封閉上皮細胞間隙，阻止細胞外物質(zhì)無選擇地經(jīng)過細胞間隙進入組織，或組織中物質(zhì)回流入腔中，確保組織內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。隔離和支持作用形成上皮細胞質(zhì)膜蛋白與膜脂分子側(cè)向擴散屏障，從而維持上皮細胞極性。如小腸腔內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)只能由小腸上皮細胞頂部攝入細胞，而不能穿過緊密連接進入細胞間隙，確保了物質(zhì)轉(zhuǎn)運方向性，同時使上皮下組織不受異物侵害。細胞連接和細胞外基質(zhì)第8頁細胞間隙封閉,迫使大分子必須經(jīng)過細胞選擇路徑被吸收或轉(zhuǎn)運高濃度葡萄糖低濃度低濃度腸腔Na+驅(qū)動葡萄糖協(xié)同運輸幫助葡萄糖擴散載體蛋白側(cè)部基部緊密連接頂部微絨毛細胞外液核細胞連接和細胞外基質(zhì)第9頁二、錨定連接

Anchoringjunction錨定連接是動物各組織中廣泛存在一個細胞連接方式，經(jīng)過粘著蛋白、整聯(lián)蛋白和細胞骨架體系以及細胞外基質(zhì)相互作用，將相鄰細胞或細胞與細胞外基質(zhì)連接起來，形成一個堅挺、有序細胞群體。主要作用形成能夠抵抗機械張力牢靠粘合。細胞連接和細胞外基質(zhì)第10頁細胞連接和細胞外基質(zhì)第11頁依據(jù)參加連接骨架纖維類型和錨定部位不一樣，分為二大類：橋粒連接(desmosomejunction)黏合連接(adheringjunction)黏合帶：細胞之間黏著斑：細胞與基質(zhì)之間橋粒：細胞之間半橋粒：細胞與基質(zhì)之間細胞連接和細胞外基質(zhì)第12頁橋粒與半橋粒橋粒是在兩個細胞間形成紐扣式結(jié)構(gòu)將相鄰細胞鉚接在一起，錨定位點是中間纖維。半橋粒經(jīng)過細胞膜蛋白（整合蛋白），與基膜中層粘連蛋白發(fā)生黏附性結(jié)合，從而使細胞與基膜牢靠地連接在一起。半橋粒與橋粒不一樣之處：半橋粒只在質(zhì)膜內(nèi)側(cè)形成橋粒斑結(jié)構(gòu)，其另一側(cè)為基膜；橋粒兩側(cè)都為細胞。半橋粒穿膜連接蛋白為整合素；橋粒是鈣粘素。細胞連接和細胞外基質(zhì)第13頁整聯(lián)蛋白胞質(zhì)附著蛋白細胞外區(qū)

細胞外基質(zhì)鈣粘蛋白中間纖維絲細胞2細胞1中間絲質(zhì)膜半橋粒與橋粒結(jié)構(gòu)對比圖解keratin細胞連接和細胞外基質(zhì)第14頁細胞連接和細胞外基質(zhì)第15頁電鏡下橋粒細胞連接和細胞外基質(zhì)第16頁Fig.3ADBC細胞連接和細胞外基質(zhì)第17頁②黏合帶與黏著斑黏合帶位于緊密連接細胞下方，相鄰細胞間形成連續(xù)帶狀結(jié)構(gòu)，跨膜蛋白為鈣粘素家族。細胞連接和細胞外基質(zhì)第18頁細胞連接和細胞外基質(zhì)第19頁粘著斑（adhesionplaque）是肌動蛋白(actin)纖維與細胞外基質(zhì)之間形成點狀粘合連接?？缒みB接蛋白整合素家族integrins胞內(nèi)部分經(jīng)過錨定蛋白與肌動蛋白纖維相連。細胞連接和細胞外基質(zhì)第20頁粘合帶和粘著斑均起著細胞附著與支持功效。體外培養(yǎng)細胞常經(jīng)過黏著斑附著于培養(yǎng)皿表面，它形成與解離對細胞鋪展和遷移具主要意義細胞連接和細胞外基質(zhì)第21頁主要包含間隙連接(gapjunction)化學(xué)突觸(chemicalsynapse)神經(jīng)細胞間胞間連絲(plasmodesmata)植物細胞之間三、通訊連接

（Communicatingjunction）細胞間電信號和化學(xué)信號通訊聯(lián)絡(luò)，完成群體細胞間合作和協(xié)調(diào)細胞連接和細胞外基質(zhì)第22頁細胞連接和細胞外基質(zhì)第23頁Determiningthesizeofagap-junctionchannel.細胞連接和細胞外基質(zhì)第24頁（一）間隙連接存在于大多數(shù)動物組織，連接處有2-4nm縫隙基本單位是連接子（connexon），由6個相同或相同跨膜蛋白亞單位圍繞而成可允許分子量小于1.5KD分子經(jīng)過細胞連接和細胞外基質(zhì)第25頁細胞連接和細胞外基質(zhì)第26頁相鄰細胞膜內(nèi)連接子顆粒相互融合，加強了相鄰細胞連接；介導(dǎo)細胞之間通訊(cellcommunication)：指一個細胞信息經(jīng)過化學(xué)遞質(zhì)或電信號傳遞給另一個細胞，使靶細胞產(chǎn)生對應(yīng)效應(yīng)。通訊方式包含：代謝耦聯(lián)：使代謝物及第二信使直接在細胞間流通。電耦聯(lián)：離子耦聯(lián)，連接子即為離子通道，帶電離子經(jīng)過間隙連接抵達相鄰細胞，使電信號從一個細胞傳遞到另一個細胞。間隙連接功效細胞連接和細胞外基質(zhì)第27頁(二)

化學(xué)突觸化學(xué)突觸結(jié)構(gòu)模型細胞連接和細胞外基質(zhì)第28頁化學(xué)突觸結(jié)構(gòu)（含有小囊泡一側(cè)為突觸前膜）化學(xué)突觸（synapse）是存在于可興奮細胞間一個連接方式，其作用是經(jīng)過釋放神經(jīng)遞質(zhì)傳導(dǎo)興奮。當神經(jīng)沖動傳到突觸前膜，突觸小泡釋放神經(jīng)遞質(zhì)，為突觸后膜受體接收（配體門通道），引發(fā)突觸后膜離子通透性增加。細胞連接和細胞外基質(zhì)第29頁胞間連絲：植物細胞壁中小開口細胞連接和細胞外基質(zhì)第30頁動物上皮組織表達了上皮細胞各種細胞連接細胞連接和細胞外基質(zhì)第31頁第二節(jié)細胞黏附分子與細胞粘連(CellAdhesionMolecule，CAM)細胞連接和細胞外基質(zhì)第32頁細胞黏附分子CAM，存在于細胞膜上一類跨膜糖蛋白，是介導(dǎo)細胞與細胞之間及細胞與細胞外基質(zhì)ECM之間相互結(jié)合并起黏附作用一類細胞表面分子。細胞與細胞之間粘連是由特定細胞粘附分子介導(dǎo)，細胞之間錨定連接也需要粘附分子參加依據(jù)分子結(jié)構(gòu)特點可大致分為四類：鈣粘素（cadherin）－－錨定連接選擇素（selectin）整合素（integrin）免疫球蛋白超家族（immunoglobulinsuperfamily，Ig-SF）細胞連接和細胞外基質(zhì)第33頁?細胞粘附分子作用機制有三種模式：1.同親型結(jié)合：同種粘附分子間相互識別與黏著，如鈣粘素；2.異親型結(jié)合：不一樣種粘附分子間相互識別與黏著，如選擇素和整聯(lián)蛋白；3.依賴性結(jié)合：經(jīng)過連接分子中介才能相互識別與黏著。(1)(2)(3)細胞連接和細胞外基質(zhì)第34頁單次跨膜糖蛋白，其分子結(jié)構(gòu)由三部分組成：1.胞外區(qū)，N端，5個重復(fù)結(jié)構(gòu)域，負責(zé)與配體識別；2.跨膜區(qū)，多為單次跨膜；3.胞質(zhì)區(qū)，C端部分，與質(zhì)膜下骨架成份直接相連，或與胞內(nèi)信號分子相連。Ca2+結(jié)合越多，鈣粘素剛性超強（1）鈣粘素（cadherin）(重復(fù)結(jié)構(gòu)域)細胞連接和細胞外基質(zhì)第35頁同親型結(jié)合homophilicCa2+對鈣粘素影響細胞連接和細胞外基質(zhì)第36頁粘著連接中，經(jīng)過-,-連接蛋白與肌動蛋白相連，形成黏合帶；在橋粒結(jié)構(gòu)中，與中間纖維絲相連。細胞連接和細胞外基質(zhì)第37頁?特點：

?同親型結(jié)合，高度依賴Ca2+。?

胞外部分常折疊成5個重復(fù)結(jié)構(gòu)域，Ca2+結(jié)合在重復(fù)結(jié)構(gòu)域之間。?

鈣粘素功效：?

介導(dǎo)細胞連接：如上皮細胞中鈣粘素。?

影響細胞分化，參加組織器官形成：決定胚胎細胞間粘附、分離、遷移、再黏合。?

參加細胞之間特化連接，調(diào)整信號傳遞。細胞連接和細胞外基質(zhì)第38頁（2）選擇素選擇素（selectin）屬異親型CAM結(jié)合，其作用依賴于Ca2＋主要參加白細胞與脈管內(nèi)皮細胞之間識別與粘合已知選擇素有三種：L-選擇素：廣泛存在于各種白細胞表面，參加炎癥部位白細胞出脈管過程E-選擇素：存在于活化血管內(nèi)皮細胞表面；P-選擇素：貯存于血小板及內(nèi)皮細胞細胞連接和細胞外基質(zhì)第39頁ACBA3種選擇素結(jié)構(gòu)B這3種選擇素能夠識別糖蛋白寡糖鏈末端糖基配體并與之結(jié)合C糖基配體詳細結(jié)構(gòu)細胞連接和細胞外基質(zhì)第40頁選擇素功效：參加白細胞與血管內(nèi)皮細胞或血小板識別與黏著，幫助白細胞從血液進入炎癥部位。炎癥時內(nèi)皮表示E－選擇素，與白細胞和血小板上寡糖鏈識別，白細胞在炎癥部位血管中黏附、分離、再黏附、再分離，展現(xiàn)滾動方式運動，激活本身整聯(lián)蛋白，介導(dǎo)白細胞和內(nèi)皮細胞緊密結(jié)合，使白細胞經(jīng)內(nèi)皮細胞間隙遷移至組織細胞連接和細胞外基質(zhì)第41頁（3）整聯(lián)蛋白家族integrin一類異源二聚體跨膜黏著蛋白，由和兩個亞單位非共價結(jié)合而成。人有24種亞基和9種亞基，可組成20各種不一樣整聯(lián)蛋白。依賴Ca2+或Mg2+異親性細胞黏附分子。細胞連接和細胞外基質(zhì)第42頁胞外區(qū)，與RGD結(jié)合跨膜區(qū)胞內(nèi)區(qū)，與肌動蛋白絲作用細胞連接和細胞外基質(zhì)第43頁整聯(lián)蛋白：依賴Ca2+或Mg2+異親性細胞黏附分子。功效：1.整聯(lián)蛋白介導(dǎo)細胞間相互作用2.介導(dǎo)細胞與細胞外基質(zhì)之間相互作用3.在信號傳遞中發(fā)揮主要作用。作為受體傳導(dǎo)信號從細胞外環(huán)境向細胞內(nèi)傳遞—“由外向內(nèi)”，激活胞內(nèi)Ga2+、第二信使合成及蛋白質(zhì)上酪氨酸磷酸化，影響細胞形態(tài)、生長、遷移、增殖、分化等；也介導(dǎo)“由內(nèi)向外”傳遞信號細胞連接和細胞外基質(zhì)第44頁細胞連接和細胞外基質(zhì)第45頁細胞連接和細胞外基質(zhì)第46頁（4）免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族（Ig-superfamily，Ig-SF）包含分子結(jié)構(gòu)中含有免疫球蛋白（Ig）樣結(jié)構(gòu)域全部分子普通不依賴于Ca