研究人员阐明了细胞附着的机制

匿名用户 2020年12月5日 pm8:02 阅读 12

为了使细胞组装成组织和整个器官,需要细胞外基质(ECM)以及整联蛋白。ECM形成一种细胞外蛋白网状结构。整联蛋白是表面蛋白,细胞可利用该蛋白附着到这种细胞外支持结构上。人类细胞如何平衡与ECM的附着与分离是一个尚未解决的问题。康斯坦茨大学生物学系的Christof Hauck教授领导的研究小组现已鉴定出一种关键酶,称为PPM1F,它可以调节整合素与ECM的分离。该结果已发表在《细胞生物学杂志》的在线版上。

ECM主要由蛋白质纤维网络组成,例如胶原蛋白和其他丝状细胞外蛋白质。为了坚持这种网状结构,几乎每个人类细胞都具有整合素。整联蛋白的作用就像分子锁扣剂,将细胞锁定在胶原纤维或其他ECM蛋白的网络上,因此为细胞提供了强大的附着力。但是,细胞并不总是停留在原位,有时会长距离迁移到其**终目的地-想一想必须从淋巴结转移到皮肤伤口的免疫细胞。作为解决方案,大自然为整联蛋白提供了特殊功能。

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就像船上的水手

整合素是特殊的,因为它们可以反复折叠和延伸:折叠时,由于登山扣被掩埋,整合素无法连接到ECM。整合素延伸后,登山扣暴露在外,可以将细胞锁定在ECM上。有趣的是,细胞可以在细胞的前端延伸整合素,而它们在后面的整合素上折叠并在这些位置与ECM分离。整联蛋白介导的附着和分离的循环使细胞能够像水手爬上船的索具一样,在细胞外基质的蛋白质网中移动。

整联蛋白由两部分组成,即α和β亚基。两个亚基都穿过细胞膜,因此一小部分蛋白质位于细胞内部,而较大部分(实际的登山扣)位于细胞外部。一段时间以来,已知整联蛋白的延伸是由整联蛋白β亚基引发的:特别地,蛋白质talin**初结合至β亚基的细胞内部分并触发整联蛋白延伸,从而触发了登山扣的活化。

没有磷酸化,登山扣的钩子仍然被掩埋

康斯坦茨研究学院化学生物学的博士研究人员Tanja Grimm和Nina Dierdorf发现,β亚基通过微小的化学修饰(即所谓的磷酸化)被标记为与塔林蛋白结合。这种磷酸化作用就像一个开关:磷酸化后,塔林蛋白可以结合,整联蛋白得以延伸。如果未发生磷酸化或整联蛋白中的此位置发生突变,那么塔林蛋白将不结合,而登山扣仍被掩埋。因此,细胞失去了抓地力。

此外,博士研究人员首次报告一种酶负责逆转整联蛋白β亚基的磷酸化:蛋白磷酸酶PPM1F。该酶可以去除磷酸化,从而触发整联蛋白折叠。整联蛋白中PPM1F调节的“磷酸化开关”似乎是必不可少的,因为在没有PPM1F的情况下,当不同类型的细胞必须将它们自己排列成功能组织时,胚胎发育会提前终止。分离的细胞(其中PPM1F基因被破坏)显示出对细胞外基质的增强附着,并且几乎不能移动,因为它们无法释放基于整合素的基质接触。

现在,研究人员希望这一知识可以在将来用于特定地控制PPM1F活性,从而控制整联蛋白的功能。在某些肿瘤细胞中,这种磷酸酶似乎特别丰富,并且这种肿瘤细胞的粘附减少可能是它们能够离开原发肿瘤并在远处的部位形成转移的原因之一。

该研究的**作者Tanja Grimm说:“下一步,我们想学习如何操纵磷酸化开关,从而操纵整联蛋白的功能。” “我们可能能够特异性地影响人体中整合素依赖性过程,从免疫细胞运动到肿瘤转移。有了这些新颖的发现,我们可能会帮助我们的细胞与周围环境保持牢固的接触,并防止它们进一步恶化。 ”

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