INTEGRINE: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ ȘI FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Cele Integrinele sunt un grup mare sau o familie de proteine, aparent unic la suprafața celulei regnul animal. Ele sunt principala resursă a celulelor pentru a menține interacțiunea (sub formă de aderență) cu alte celule și cu matricea celulară.

Structura sa este formată din două subunități numite alfa și beta. La mamifere se știe că există între 16-18 unități alfa și 3-8 betas, care vor acționa în funcție de combinația lor, precum și de starea fiziologică a celulei sau a țesutului specific.

Trasarea structurii moleculare a proteinei ITGB3 (integrină beta 3). Luate și editate din: Emw.

Există mai multe proteine ​​care au funcții adezive. Cu toate acestea, grupul de integrine este cel mai distribuit și interacționează cu toate proteinele cheie ale matricei celulare. Integrinele participă la fagocitoză, migrație celulară și vindecarea rănilor și sunt chiar foarte studiate pentru participarea lor la metastaze.

caracteristici

Sunt proteine ​​care se caracterizează prin unirea mecanică a citoscheletului celular al unei celule la alta și / sau matricei extracelulare (într-o interacțiune celulă-celulă și / sau celulă-matrice). În mod biochimic, ei detectează dacă a avut loc sau nu adeziunea și transduc semnalele celulare care leagă mediul extracelular cu cel intracelular, în ambele direcții.

Ele lucrează sau funcționează cu alți receptori, cum ar fi imunoglobiline, cadherină, selectine și sindroanduri. În ceea ce privește liganzii integrinelor, acestea sunt constituite din fibronectină, fibrinogen, colagen și vitronectină, printre altele.

Unirea acestora cu liganzii lor se datorează cationilor divalenți extracelulari, cum ar fi calciul sau magneziul. Utilizarea unuia sau altuia va depinde de integrina specifică.

Integrinele au o formă alungită care se termină într-un cap în formă de balon, care, conform observațiilor la microscopul electronic, proiectează peste 20 de nanometri din bicapa lipidică.

Structura

Integrinele sunt proteine ​​care permit comunicarea între celule.
Sursa: Berkshire Community College Bioscience Image Library

Integrinele sunt heterodimere, adică sunt molecule formate întotdeauna din două proteine. Ambele proteine ​​sunt considerate subunități sau protomere și sunt diferențiate ca subunități alfa și subunități beta. Ambele subunități sunt legate necovalent. Au o masă moleculară cuprinsă între 90 și 160 kDa.

Numărul de subunități alfa și beta variază între diferite grupuri de organisme din regnul animal. În insectele precum mușchiul fructului (Drosophyla), de exemplu, există 5 subunități alfa și 2 beta, în timp ce la viermii nematode din genul Caenorhabditis există 2 alfa și o beta.

La mamifere, cercetătorii sugerează că există un număr fix de subunități și combinații ale acestora; cu toate acestea, nu există un consens în literatura de specialitate cu privire la acest număr. De exemplu, unii menționează că există 18 subunități alfa, 8 beta și 24 de combinații, în timp ce alții vorbesc de 16 alfa și 8 beta pentru 22 de combinații.

Fiecare subunitate are următoarea structură.

Subunitate alfa

Subunitatea alfa are o structură cu un domeniu β-helix de șapte coli sau foi care formează capul, un domeniu în coapsă, două domenii ale gambei, un singur domeniu transmembranar și, de asemenea, o coadă citoplasmică scurtă care nu prezintă activitate enzimatică sau legându-se de actină.

Prezintă lanțuri cu aproximativ 1000 până la 1200 de reziduuri. Poate lega cationii divalenți.

La mamifere, care este cea în care au fost studiate cel mai mult integrinele, subunitățile alfa pot fi grupate în funcție de faptul dacă conțin sau nu un domeniu inserat (alfa I).

Cu domeniul inserat Alpha I

Domeniul alfa I inserat este format dintr-o regiune de 200 aminoacizi. Prezența acestui domeniu în integrine indică faptul că sunt receptori pentru colagen și leucocite.

Nu a fost introdus niciun domeniu

Integrinele alfa care nu au domeniul integrat sunt clasificate în 4 subfamilii, pe care le vom vedea mai jos.

PS1

Receptorii glicoproteinelor, numite și laminine, sunt vitale pentru integrarea țesuturilor musculare, renale și ale pielii.

PS2

Această subfamilie este receptorul pentru acidul arginilglicilaspartic, cunoscut și sub numele de RGD sau Arg-Gly-Asp.

PS3

Această subfamilie a fost observată la nevertebrate, în special la insecte. Deși nu se știe prea puțin despre aceasta, există studii care evaluează rolul său esențial în activitatea funcțională a genei integrinei leucocitelor CD11d la om.

PS4

Această subfamilie este cunoscută sub numele de grupul alfa 4 / alfa 9 și cuprinde subunitățile cu aceleași nume.

Subunitățile menționate sunt capabile să se asocieze cu subunitățile beta 1 și beta 7. De asemenea, aceștia împărtășesc ligamente foarte asemănătoare subunităților alfa care prezintă domeniul alfa I inserat, cum ar fi moleculele de adeziune ale celulelor vasculare, liganzii solubili în sânge, fibrinogen și altele. inclusiv chiar agenți patogeni.

Subunitate beta

Din punct de vedere structural, subunitatea beta este formată dintr-un cap, o secțiune numită tulpină / picior, un domeniu transmembranar și o coadă citoplasmatică. Capul este compus dintr-un domeniu beta I, care este inserat într-un domeniu hibrid care se leagă de domeniul plexin-semafor-integrină, cunoscut și sub denumirea de PSI.

Secțiunea tulpină / picior conține patru module la fel sau foarte asemănătoare cu factorul de creștere a epidermei cu integrină bogată în cisteină și, așa cum am menționat deja, o coadă citoplasmatică. Această coadă citoplasmatică, ca în subunitatea alfa, nu are activitate enzimatică sau de legare la actină.

Prezintă lanțuri cu un număr de reziduuri care oscilează între 760 și 790 și pot lega, ca subunitățile alfa, cationi bivalenți.

Semnalizare integrină în celulele epiteliale. Preluat și editat din K.murphy la Wikipedia engleză.

Caracteristici

Integrinele au mai multe funcții, totuși pentru care sunt cunoscute în principal sunt cele pe care le vom vedea mai jos.

Atașarea sau cuplarea celulei la matricea extracelulară

Conexiunea care există între celulă și matricea extracelulară datorită integrinelor favorizează rezistența celulei la presiunea mecanică, împiedicându-le să fie rupte de matrice.

Mai multe studii sugerează că cuplarea la matricea celulară este o cerință de bază pentru dezvoltarea organismelor eucariote multicelulare.

Migrarea celulelor este un proces în care integrinele intervin prin legare sau cuplare la diferite substraturi. Datorită acestui fapt, acestea intervin în răspunsul imun și la vindecarea rănilor.

Transducția semnalului de la matricea extracelulară la celulă

Integrinele participă la procesul de transducție a semnalului. Aceasta înseamnă că aceștia intervin la recepția informațiilor din fluidul extracelular, îl codifică și apoi începe modificarea moleculelor intracelulare.

Această transducție a semnalului este implicată într-un număr mare de procese fiziologice, cum ar fi distrugerea celulelor programate, diferențierea celulelor, meioza și mitoza (diviziunea celulară) și creșterea celulelor, printre altele.

Integrine și cancer

Mai multe studii arată că integrinele joacă un rol important în dezvoltarea tumorii, în special în metastaze și angiogeneză. Un exemplu în acest sens sunt integrinele αVβ3 și α1β1, printre altele.

Aceste integrine au fost legate de creșterea cancerului, de rezistența terapeutică crescută și de neoplasmele hematopoietice.

Perspectivă evolutivă

O adeziune eficientă între celule pentru a forma țesuturi a fost, fără îndoială, o caracteristică crucială care trebuie să fi fost prezentă în dezvoltarea evolutivă a organismelor multicelulare.

Apariția familiei integrinei a fost urmărită la apariția metazoanelor în urmă cu aproximativ 600 de milioane de ani.

Un grup de animale cu caracteristici histologice ancestrale sunt periferele, denumite în mod obișnuit bureți de mare. La aceste animale, adeziunea celulară are loc printr-o matrice proteoglicană extracelulară. Receptorii care se leagă de această matrice au un motiv tipic de legare la integrină.

De fapt, în acest grup animal, au fost identificate gene legate de subunități specifice ale unor integrine.

Pe parcursul evoluției, strămoșul metazoanelor a dobândit o integrină și un domeniu de legare la integrină care s-a păstrat de-a lungul timpului în acest grup imens de animale.

Din punct de vedere structural, complexitatea maximă a integrinelor este observată în grupul de vertebrate. Există diferite integrine care nu sunt prezente în nevertebrate, cu domenii noi. Într-adevăr, la om au fost identificate mai mult de 24 de integrine funcționale diferite - în timp ce la muștele fructelor Drosophila melanogaster există doar 5.

Referințe

1. Integrină. Clinica Universității din Navarra. Recuperat din cun.es.
2. Aderare. Atlas de histologie vegetală și animală. Recuperat din mmegias.webs.uvigo.es.
3. B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis și colab. (2002). Biologia moleculară a celulei. Ediția a 4-a. New York: Știința Garlandului. Integrine. Recuperat din ncbi.nlm.nih.gov.
4. RL Anderson, TW Owens & J. Matthew (2014). Funcțiile structurale și mecanice ale integrinelor. Recenzii biofizice.
5. Integrină. Recuperat de pe en.wikipedia.org.
6. Ce este integrina? MBINFO. Recuperat din mechanobio.info.
7. S. Mac Fhearraigh & D. Bruce. Rolul integrinelor în semnalizarea celulelor. Recuperat de pe abcam.com.
8. AS Berghoff, O. Rajky, F. Winkler, R. Bartsch, J. Furtner, JA Hainfellner, SL Goodman, M. Weller, J. Schittenhelm, M. Preusser (2013). Modele de invazie în metastazele cerebrale ale cancerelor solide. Neuro Oncologie.