Laminina este o proteină care este matricea extracelulară a membranei bazale a țesuturilor epiteliale la vertebrate. Acest tip de proteine oferă un suport de legare între celulele țesuturilor conective, astfel încât acestea să funcționeze în coeziunea și compactarea acestora.
În general, lamininele sunt responsabile de ordonarea rețelei complexe de proteine care alcătuiește matricea extracelulară sau membrana de subsol a țesuturilor. Laminele sunt de obicei găsite asociate cu proteine precum colagenul, proteoglicanii, entactinele și sulpații heparan.
Laminele și participarea lor la membrana subsolului a vertebratelor (Sursa: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) prin Wikimedia Commons)
Această membrană complexă a subsolului, ordonată de laminine, separă părțile epiteliale ale țesuturilor, adică fiecare matrice extracelulară separă endoteliul de mezoteliu, iar matricea extracelulară a mezoteliului separă acest strat de epiteliu.
Multe cercetări au arătat că expresia genelor de laminină mutate este potențial letală pentru o celulă, deoarece acestea sunt, de asemenea, responsabile de reglarea aproape toate interacțiunile complexe care apar în membrana subsolului.
Există o mare diversitate de familii de laminine la toate vertebrele. Acestea variază ca compoziție, formă, funcție și origine. La același individ, în diferite țesuturi, se pot găsi diferite laminine, fiecare adaptată mediului țesutului care o exprimă.
Caracteristicile lamininelor
Monomerii sau unitățile de laminină sunt alcătuite dintr-un heterotrimer cu trei lanțuri diferite de glicoproteină. Aceste proteine conțin mai multe domenii diferite (multidomenii) și sunt o parte esențială a dezvoltării embrionare timpurii a țesuturilor.
Forma obișnuită a lamininelor este un fel de „cruce” sau „Y”, deși unele au forma unei bare lungi cu patru ramuri. Această mică variație permite fiecărui tip de laminină să regleze integrarea corespunzătoare din orice poziție a țesutului.
Laminele au o greutate moleculară ridicată, care poate varia în funcție de tipul lamininei, de la 140 la 1000 kDa.
În general, fiecare membrană a subsolului are unul sau mai multe tipuri diferite de laminine în cadrul acesteia, iar unii oameni de știință propun ca lamininele să determine o mare parte din funcția fiziologică a membranelor subsolului din țesutul unde se găsesc.
La animalele vertebrate, au fost găsite cel puțin 15 tipuri diferite de laminine, clasificate într-o familie, deoarece sunt formate din aceleași trimere, dar cu combinații diferite. La animalele nevertebrate între 1 și 2 trimere diferite au fost găsite.
Studiile actuale sugerează că lamininele tuturor animalelor vertebrate au apărut prin diferențierea genelor ortologe, adică toate genele care codifică lamininele au o origine comună de la animalele nevertebrate.
Structura
În ciuda numărului mare de funcții pe care le reglează lamininele, acestea au o structură destul de simplă care, în cea mai mare parte, se conservă printre diferitele tipuri cunoscute.
Fiecare laminină este alcătuită din trei lanțuri diferite întrețesute între ele formând un fel de „fibră întrețesută”. Fiecare dintre cele trei lanțuri este identificată ca alfa (α), beta (β) și gamma (γ).
Formarea trimerului fiecărei laminine depinde de unirea regiunii C-terminale a fiecăreia dintre lanțurile sale. În interiorul fiecărei molecule, aceste lanțuri sunt împerecheate prin legături peptidice și trei punți disulfură care conferă structurii o rezistență mecanică deosebită.
Schemă a structurii unei laminine (Sursa: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) prin intermediul Wikimedia Commons)
Observațiile făcute prin microscopie electronică a monomerilor tipici de laminină au detaliat că structura este un fel de cruce asimetrică care are un braț lung de aproximativ 77 nm (nanometri) caracterizat printr-o formă globulară proeminentă la unul dintre capete.
În plus, se observă trei brațe scurte, două la aproximativ 34 nm și una la aproximativ 48 nm. Fiecare braț se termină într-un capăt globular, similar cu cel al lanțului principal, dar cu dimensiuni mai mici.
Diferența dintre diferitele tipuri de laminine se datorează în principal diferențelor din lanțurile α, care se pot plia în cel puțin trei moduri diferite; deși în prezent au fost identificate variații pentru toate lanțurile:
- 5 variații diferite sau lanțuri de laminină α
- 3 variații ale lanțurilor β
- 3 variații pentru lanțurile γ
Caracteristici
Cea mai importantă și frecvent studiată funcție a lamininelor este aceea a interacțiunii cu receptorii care se ancorează pe membranele celulare ale celulelor adiacente membranelor subsolului unde se găsesc.
Această interacțiune determină implicarea acestor proteine în reglarea activităților celulare multiple și a căilor de semnalizare. Trebuie menționat că funcțiile lor depind de interacțiunea lor cu receptorii specifici de pe suprafața celulei (mulți dintre receptorii membranei sunt clasificați în funcție de capacitatea lor de a se lega la laminine).
Integrinele sunt receptori care interacționează cu lamininele, iar receptorii „non-integrină” sunt cei care nu au capacitatea de a se lega de aceste proteine. Majoritatea receptorilor de tip „non-integrină” sunt proteoglicani, unii distroglicani sau sindicali.
Maturizarea țesuturilor organelor corpului are loc cu o înlocuire a lamininelor timpurii, care au fost găzduite inițial în membrana subsolului a țesuturilor care alcătuiau organele juvenile.
Printre laminine, tipul care a fost cel mai mult studiat este laminina-1, care este direct legată de creșterea axonilor practic orice tip de neuron în condiții in vitro, deoarece acestea reglează mișcarea „conului de creștere” în suprafața neuronilor.
Nomenclator și tipuri
Biochimiștii consideră că familia lamininei este o familie proteică foarte mare, dintre care puțini dintre membrii acesteia sunt încă cunoscuți. Cu toate acestea, instrumentele moderne vor permite vizualizarea unor noi tipuri de laminine într-un timp scurt.
Astfel de proteine sunt identificate fiecare cu un număr, începând cu 1 terminând numerotarea de la 15 (laminină-1, laminină-2 … laminină-15).
Se folosește și un alt tip de nomenclatură, care indică tipul de lanț pe care îl are fiecare laminină. De exemplu, laminina-11 este compusă dintr-o lanț alfa (α) -5, o lanț beta (β) -2 și o lanță gamma (γ) -1, deci poate fi denumită laminină-521.
În plus, fiecare laminină este clasificată în funcție de funcția cu care este asociat și, de asemenea, în funcție de țesutul specific al corpului la care participă. Câteva exemple de laminine sunt:
- Lamina-1: implicat în dezvoltarea epitelială
- Laminina-2: implicată în dezvoltarea miogenă a tuturor țesuturilor, a sistemului nervos periferic și a matricei glomerulilor.
- Lamina-3: participă la joncțiunile mio-tendonului
- Lamina-4: funcționează în joncțiunile neuromusculare și în matricea mezangială a glomerulilor
- Laminină-5, 6 și 7: acționează preferențial asupra țesuturilor epidermice.
Referințe
- Miner, JH și Yurchenco, PD (2004). Laminina funcționează în morfogeneza tisulară. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 20, 255-284.
- Rasmussen, DGK și Karsdal, MA (2016). Laminins. În Biochimia Colagenilor, Lamininelor și Elastinei (pp. 163-196). Presă academică.
- Sasaki, T., Fässler, R., & Hohenester, E. (2004). Laminină: cruxul ansamblului membranei subsolului. The Journal of Cell Biology, 164 (7), 959-963.
- Timpl, R., Engel, J., & Martin, GR (1983). Laminina - o proteină multifuncțională a membranelor subsolului. Tendințe în științele biochimice, 8 (6), 207-209.
- Timpl, R., Rohde, H., Robey, PG, Rennard, SI, Foidart, JM și Martin, GR (1979). Laminină - o glicoproteină din membranele subsolului. Journal of Biological Chemistry, 254 (19), 9933-9937.
- Tryggvason, K. (1993). Familia lamininei. Opinia curentă în biologia celulelor, 5 (5), 877-882.