第七章 細胞粘附蛋白

第七章細胞粘附分子

第一節(jié)細胞外基質粘附分子第二節(jié)細胞表面粘附分子

多細胞生物組織細胞間填充著由多種蛋白質和多糖等組成的胞外基質（extracellularmatrix,ECM），連接細胞并交織成網(wǎng)絡結構，交織其間的細胞可沿著網(wǎng)絡移動。細胞粘附分子：

胞外基質分子：膠原、纖連蛋白（fibronectin,Fn）、層連蛋白(laminin,Ln)、玻連蛋（vitronectin,Vn）、骨橋蛋白(osteopontin,Op）等；細胞表面粘附分子：整聯(lián)蛋白(integrin)、鈣粘蛋白（cadherin）層連蛋白受體（lamininreceptor,Ln-R）、細胞間粘附分子（intercellularadhesionmolecule,ICAM）、血管細胞粘附分子（vascularcelladhesionmolecule,VCAM）、選凝素（selectin）、CD44(clusterofdifferentiation)等；一般認為，“細胞外基質-整合素-細胞骨架系統(tǒng)”是細胞感受重力的主要亞細胞結構。表皮和真皮中細胞間的相互作用分子一些組織（如皮膚）的胞外基質只是一層薄膜，稱基膜（Basementmembrane）。如腎小球基膜,如同一張多孔濾膜，只允許血液中水分子及小分子化合物進入腎小管。BasementmembraneinkidneyglomerolushumanskinECM與細胞間的粘附作用糖氨聚糖幾種細胞粘附分子及其互作方式第一節(jié)胞外基質粘附分子

一、纖連蛋白二、層連蛋白一、纖連蛋白（fibronectin,Fn）

1.Fn的一般特征

2.Fn的結構和基因

3.Fn的聚糖結構

4.Fn的功能

纖連蛋白（Fn）是一種多功能糖蛋白，存在于基質、基膜及各種體液中,主要由成纖維細胞分泌。多個結構域：肝素、膠原、纖維蛋白、蛋白聚糖、肌動蛋白、DNA乃至細胞等專一性結合結構域。

Fn功能:細胞形態(tài)、組織器官整體性，細胞粘附、移動、增殖、分化、吞噬等功能相關。1.纖連蛋白（Fn）的特征

據(jù)分布的不同分成兩種類型形式：

①血漿Fn：存在于血漿，呈二聚體，可溶。②

細胞Fn：分泌并定位于細胞表面或進入胞外基質，呈多聚體，僅在pH<3或>10.5時才溶解。亞單位相對分子量22萬－25萬

，含糖量為5－12%，已鑒定了20種纖連蛋白多肽。

2.Fn的分子結構和基因Ⅰ型：兩個鏈內(nèi)二硫鍵,含41-52個aa，兩個相連的指圈，分子內(nèi)重復出現(xiàn)12次，同源性為18-60%.Ⅱ型：兩個鏈內(nèi)二硫鍵，含60個aa的指圈結構，分子中有2次重復，前后毗鄰，同源性約50%Ⅲ型:由90AA組成,不含組氨酸、二硫鍵，多次重復，同源性僅為30%;與多種整聯(lián)蛋白和肝素結合.①分子結構:有3種內(nèi)在同源序列（internalsequencehomology）

纖連蛋白分子的結構域RGD:存在于多種胞外基質分子中，已知67種蛋白質中有RGD序列，12種整聯(lián)素依賴RGD。eg.將RGD固定于鈦合金種植體表面，促進成骨細胞對鈦合金的粘附，提高種植義齒的成功率。Eg.RGD環(huán)肽與藥物結合，靶向治療癌癥。②Fn基因

Fn是單一基因產(chǎn)物，產(chǎn)生多種mRNA剪接體（人多達10種）。

通常血漿型Fn分子中兩個單體相差95個氨基酸，原因：同一外顯子的5’端存在兩個剪接位點。

細胞結合結構域和肝素結合結構域之間含有270個核苷酸的完整外顯子，稱作額外結構域（extradomain），編碼完整的Ⅲ型同源結構（EⅢ），為細胞型Fn所特有。

Fn基因高度保守，其中C端27個氨基酸是絕對保守（人和牛40個AA相同）。纖連蛋白基因的細胞特異性剪接成纖維細胞：表達Fn的兩個額外結構域（EⅢB、EⅢA），故可與

整聯(lián)蛋白受體結合，使Fn粘附于細胞表面。肝細胞：不表達Fn的額外結構域，故Fn不能粘附在細胞表面而進入血液循環(huán)（血漿型Fn）。額外結構域③Fn與細胞結合Fn借助分子中細胞結合結構域與多種細胞結合，分子中GRGDS（Gly,Arg,Gly,Asp,Ser）序列使分子與細胞的結合效率提高。目前發(fā)現(xiàn)RGD序列可廣泛用于提高醫(yī)學材料生物相容性、抗血凝、治腫瘤、舒血管、材料表面內(nèi)皮化等方面，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ碾念愃幬铩?/p>

3.Fn的聚糖結構

Fn可有8-10條N-聚糖，也可不帶聚糖。

Fn含一條O-GalNAc聚糖。

不同形式Fn的功能部分與糖鏈結構差異有關。

Fn的糖基化與其溶解度和抵抗蛋白酶的作用有關。4.Fn的功能

Fn對肝素、膠原、纖維蛋白、蛋白聚糖、肌動蛋白、DNA乃至細胞等都具有很高的親和力，從而引發(fā)一系列體液內(nèi)或細胞內(nèi)的變化。

Fn對細胞的作用.通過細胞膜表面的受體-整連蛋白完成的。使Fn－受體－細胞骨架蛋白連成一體.①Fn與細胞的粘附和移動

胞內(nèi)：與Fn結合的細胞含有豐富的肌動蛋白。Fn受體的胞內(nèi)結構域與粘著斑蛋白（vinculin）和踝蛋白（talin）結合，從而形成網(wǎng)絡，維持細胞的形態(tài)。胞外：Fn與其他ECM成分交織成一個疏松的網(wǎng)狀結構，使細胞能沿著網(wǎng)狀纖維而移動（如神經(jīng)元）。Fyn②Fn與細胞分化

骨髓是造血細胞增殖、分化的場所，含大量Fn，尤其在造血集落區(qū)，提示Fn可能幫助造血細胞粘附到基質上，影響細胞的成熟。實驗：紅系母細胞及分化不完全的網(wǎng)織紅細胞能特異地粘附于鋪有Fn的平皿上，隨著紅細胞分化成熟,Fn親和力逐漸失去，這是因為細胞成熟過程中Fn受體的丟失或修飾。

紅細胞分化：紅系定向祖細胞-原紅母細胞-幼紅細胞-網(wǎng)織紅細胞-成熟紅細胞。

③Fn與血凝及損傷修復

血凝反應：纖維蛋白網(wǎng)狀結構與血液中纖連蛋白結合，形成更堅固的血凝塊。

組織損傷時，成纖維細胞及免疫系統(tǒng)細胞（包括巨噬細胞）移動至損傷部位。此過程需要Fn分子參與。④

Fn聚糖的作用保護Fn免遭蛋白酶水解.與胚胎期某些細胞的移動和細胞到達靶部位有關.二、層連蛋白（laminin,Ln）

基膜含有Ⅳ型膠原、硫酸肝素蛋白聚糖、巢蛋白（entactin）和層連蛋白。Ln也稱Ⅳ型膠原基質。①分子結構及功能域

Ln是多結構域糖蛋白，Mr900kD;3條多肽鏈（A、B1和B2）通過二硫鍵連接，呈十字型。A鏈:C端為一龐大的球形結構，為硫酸肝素結合位點；B1鏈:N端兩小球構成Ⅳ型膠原結合區(qū);B2鏈:N端小球結合膠原或硫酸酯；三股鏈形成的中間區(qū)域可與許多細胞表面的整連蛋白結合。1.層連蛋白（Ln）的結構②層連蛋白的糖鏈

Ln含糖達12-15%，絕大部分的聚糖是復合型N-聚糖，結構形式多樣。

糖鏈特征：末端半乳糖，也有唾液酸和多聚乙酰氨基乳糖結構。

具有組織和種族特異性2.層連蛋白的功能

Ln介導上皮細胞及內(nèi)皮細胞與基膜粘連，從而影響細胞的生長、分化和運動；

Ln與某些疾病，如糖尿病、腎病、類風濕性關節(jié)炎、感染等有關；對腫瘤細胞的浸潤、轉移可能有重要作用；

Ln的聚糖參與細胞的粘附和鋪展，與凝集素樣受體結合，如雞神經(jīng)干細胞的移動。原生殖細胞(綠色)沿著腸系膜背側移動然后發(fā)育成性腺。紅色為Ln，與細胞的移動有關。神經(jīng)脊細胞紅細胞淋巴細胞原始胚細胞第二節(jié)細胞表面粘附分子

一、整連蛋白（纖連蛋白,玻連蛋白,層黏連蛋白等受體）

二、層連蛋白受體

三、鈣粘蛋白

四、免疫球蛋白家族

五、CD44

六、血管地址素

七、選凝素

與細胞粘附有關的細胞膜受體種類頗多，其中包括整連蛋白(integrin)家族、層連蛋白受體、鈣粘蛋白(cadherin)、選凝素家族、免疫球蛋白家族（如神經(jīng)細胞黏附分子，NCAM）、選凝素（selectin）、D44(分化簇)和血管地址素等.

一、整連蛋白（Integrin）結構和組織細胞分布2.整連蛋白與細胞骨架蛋白3.整聯(lián)蛋白介導信號轉導

①整連蛋白的分子結構

整連蛋白為α和β亞基形成的異源二聚體。α亞基：已發(fā)現(xiàn)17種亞型，Mr在120kD-185kD之間;

β亞基：已發(fā)現(xiàn)9種亞型,Mr在90kD-110kD之間。

可組成25種整連蛋白分子。

α和β亞基都是Ⅰ型跨膜糖蛋白。絕大多數(shù)情況下，C端胞內(nèi)肽段很短，小于50個氨基酸（除β4亞基>1000個氨基酸外）。

α和β亞基的N端胞外肽段以非共價形成二聚體。兩亞基均含豐富的二硫鍵，具有緊密的折疊結構，利于抵抗蛋白酶水解。1、結構和組織細胞分布

α亞基近N端有7AA重復同源序列（KXGFFKR）肽段，組成七葉β螺旋槳結構，與連蛋白活性的調(diào)節(jié)有關。外側3-4同源序列含Asp-X-Asp-X-Asp-Gly-X-X-Asp，為結合二價陽離子所必需,二價陽離子影響配體的親和力和專一性。整連蛋白配體3類：ECM成分：纖連蛋白,玻連蛋白,層黏連蛋白等)；免疫球蛋白類黏附分子：如ICAM(胞間黏附分子)、VCAM(血管細胞黏附分子)血清游離蛋白分子：如血清纖維蛋白原。整連蛋白的結構亞基還原，可產(chǎn)生兩個肽段②組織細胞表達分布

大部分組織可表達：α1β1、α2β1、α3β1和α6β1整連蛋白，與膠原和層連蛋白(Ln)結合；

α5β1整連蛋白與Fn結合，除大血管內(nèi)皮細胞外，大部分組織表達量很少；

α5亞基在表皮細胞高度表達，主要與β5和β6組合成二聚體；

白細胞主要含β2亞基，也有α4β1、α4β7、α5β1和α6β1；

血小板的整連蛋白僅為α2bβ3．2.整連蛋白與細胞骨架蛋白含β1亞基的整連蛋白：介導細胞與細胞外基質成分之間的粘附。含β2亞基的整連蛋白：存在于各種白細胞表面，介導細胞間的相互作用。β3亞基的整連蛋白：存在于血小板表面，介導血小板的聚集，并參與血栓形成。β4可與肌動蛋白及其相關蛋白質結合。α6β4整連蛋白以層連蛋白為配體,參與半橋粒（hemidesmosome)

一種細胞銜接點，即整連蛋白的胞外結構域與細胞外基質相連，將上皮細胞基質與下層基膜連接。α6