13.6: אינטגרינים
- Page ID
- 208667
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)האינטגרינים הוכנסו עד כה כקולטנים לפיברונקטין ולמינין, אך מדובר במשפחה גדולה עם מגוון רחב של מצעים. לדוגמה, ההידבקות המוקדית (איור\(\PageIndex{8}\)) מציגה קולטן אינטגרין הקשור לקולגן. כפי שכבר נדון בפרק הקודם, הידבקויות מוקדיות הן בדרך כלל חולפות, ונתפסות כנקודות מגע כאשר פיברובלסטים או תאים נודדים אחרים זוחלים על צלחת תרבות או שקופית מצופה בחלבוני ECM.
בנוסף לקולגן, פיברונקטינים ולמינינים הם גם שותפים פוטנציאליים לקשירה לאינטגרינים. כפי שמראה טבלה 1, המגוון של יחידות משנה ושילובים פירושו שאינטגרינים מעורבים במגוון רחב של תהליכים תאיים, ויכולים לקשור חלבונים משטח התא כמו גם ECM.
| יחידות משנה | ליגנד | תפוצה |
|---|---|---|
| α1β1 | בעיקר קולגנים, גם למינין | שכיח |
| α2β1 | בעיקר קולגנים, גם למינין | שכיח |
| α4β1 | פיברונקטין, VCAM-1 | תאים המטופואטיים |
| α5β1 | פיברונקטין | פיברובלסטים |
| α6β1 | למינין | שכיח |
| α6β4 | למינין | תאי אפיתל |
| ΑLβ2 | איקאם-1, איקאם-2 | לימפוציטים מסוג T |
| αllbβ3 | פיברונקטין, פיברינוגן | טסיות דם |
עם מגוון זה, אין זה מפתיע שלא כל האינטגרינים קושרים רצפי RGD, אם כי רובם כן. לדוגמה, אינטגרינים α2β1 מעדיפים רצפי YYGDLR או FYFDLR, ו- αIIbβ3 קושר הן את ה- RGD והן את רצף KQAGDV חזק. הוכח כי הפעלת אינטגרין יוזמת מסלולי איתות, מתחילה קינאז הדבקה מוקדית (FAK) או כמה קינאזות מרכזיות אחרות, השולטות בפעילויות מסידור מחדש של ציטושלד ועד להישרדות התא.
גם יחידות המשנה α וגם β הן חלבונים טרנסממברניים העוברים דרך הממברנה פעם אחת בלבד. מבחינה אבולוציונית, הם נמצאים רק במינים מטאזואים, אך הם נמצאים גם בכל המינים המטאזואנים. כל האינטגרינים מלבד אחד, α6β4, מתחברים לשלד הציטופילמנט של האקטין דרך התחום הציטופלזמי של יחידת המשנה b. האינטגרין α6β4 מקשר לשלד הנימה הביניים, בין השאר מכיוון שהתחום הציטופלזמי β4 גדול מאוד ומשתרע עוד יותר לתוך הציטופלזמה. בצד החוץ תאי, יש אתר תיאום יונים מתכתיים שנכבש בדרך כלל על ידי Mg 2+, הכרחי לקשירת ליגנד. ישנם גם מספר אתרי קישור יונים דו ערכיים אחרים, ניתן למצוא את הקולטן במצב לא פעיל (כפוף מעט לכיוון הממברנה) או במצב פעיל (הזדקף). במצב הלא פעיל, יחידת המשנה a קושרת את יחידת המשנה β ומונעת מקרוב אינטראקציה עם שלד הציטוס. עם זאת, ברגע שתחום ציטופלזמי של יחידת משנה, הוא מחליף את יחידת המשנה, וגורם להפרדה קלה של שתי יחידות המשנה ומוביל להפעלת הקולטן. למעשה, אינטגרינים מדגימים את מה שמכונה איתות "מבפנים החוצה", שבו אות סלולרי (למשל, ממפל האיתות של גורם גדילה) מוביל לשינויים בתחום הציטופלזמי ואשר מעביר את הקונפורמציה של התחום החוץ תאי למצב מיושר פעיל שבו הוא יכול להיקשר בקלות רבה יותר לליגנדים. זו הסיבה שהאינטגרינים מתאימים כל כך להידבקויות מוקדיות ולהידבקויות "בתנועה" אחרות שחייבות להיצמד ולשחרר במהירות. למרות שגם מיחזור קולטנים קורה, הפעלה או כיבוי שלהם על ידי איתות מבפנים החוצה הוא מנגנון יעיל לתנועה מהירה.
כפי שניתן לצפות ממבנה מקושר לאקטין, הידבקויות מוקדיות והמקבילות שלהן in vivo הן נקודות מגע חולפות ודינמיות בין התא למצע שעליו הוא זוחל. עם זאת, ישנם מצבים רבים בהם התא אינו רק נייח, הוא צריך להיות מחובר היטב למצע שלו על מנת לחגור את עצמו לאילו גורמי לחץ עשויים לבוא לבדוק את נחישותו. במקרים אלה, שלד האקטין הוא ארעי מדי למשימה.