分子細胞生物學教學課件：Chapter21- 細胞連接

1、FigureA summary of the junctional and nonjunctional adhesive mechanisms used by animal cells in binding to one another and to the extracellular matrix.The junctional mechanisms are shown in epithelial cells, while the nonjunctional mechanisms are shown in nonepithelial cells. A junctional interactio

2、n is operationally defined as one that can be seen as a specialized region of contact by conventional and/or freeze-fracture electron microscopy. Note that the integrins and cadherins are involved in both nonjunctional and junctional cell-cell (cadherins) and cell-matrix (integrins) contacts. The ca

3、dherins generally mediate homophilic interactions, whereas the integrins mediate heterophilic interactions. Both the cadherins and integrins act as transmembrane linkers and depend on extracellular divalent cations to function; for this reason, most cell-cell and cell-matrix contacts are divalent-ca

4、tion-dependent. The selectins and integrins can also act as heterophilic cell-cell adhesion molecules: the selectins bind to carbohydrate, while the cell-binding integrins bind to members of the immunoglobulin superfamily. The integrins and integral membrane proteoglycans that mediate nonjunctional

5、adhesion to the extracellular matrix are discussed later. 粘附分子在細胞與細胞之間、細胞與胞外基質(zhì)之間介導粘附具有黏合作用的細胞膜整合蛋白四大家族 鈣黏蛋白（Cadherins） 選擇蛋白（Selectin）免疫球蛋白超家族（Ig-Superfamily，IgSF） 了解最多的是N-CAM（nerve cell adhesion molecules）整聯(lián)蛋白（Integrin） 選擇蛋白 鈣黏蛋白 免疫球蛋白超家族是N-CAM 細胞外基質(zhì)中的纖連蛋白或?qū)舆B蛋白都具有RGD（Arg-Gly-Asp）序列，與細胞膜上的整聯(lián)蛋白結(jié)合。整聯(lián)蛋白

6、(integrin) 是細胞膜上的一類整合蛋白家族，由、亞基組成異二聚體，（目前已發(fā)現(xiàn)24種亞基和9中亞基），起受體作用，介導細胞與細胞外基質(zhì)的粘附。整聯(lián)蛋白的作用 細胞內(nèi)外結(jié)構(gòu)和通訊的橋梁 整聯(lián)蛋白在胞內(nèi)連接骨架蛋白，胞外連接胞外基質(zhì)，使細胞與細胞外基質(zhì)黏附。 信號傳遞整聯(lián)蛋白一旦與配體結(jié)合，快速與踝蛋白、紐蛋白、輔肌動蛋白及肌動蛋白骨架聯(lián)系，聚集成黏著斑，招募黏著斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK），使其活化，傳遞信息。 血栓的形成 血栓形成與血小板聚集有關(guān)，含RGD序列的可溶性血液蛋白（如，纖維蛋白原）與血小板的整聯(lián)蛋白b 3相互作用，作為銜接蛋白把血小板聚集在一

7、起。 細胞分化 造血細胞表面有41整聯(lián)蛋白，造血細胞只有與骨髓基質(zhì)細胞分泌的纖連蛋白結(jié)合才能增殖分化。分化晚期，整聯(lián)蛋白減少，細胞脫離基質(zhì)進入血循環(huán)。 細胞運動和遷移 細胞前端肌動蛋白絲裝配、黏附（依賴整聯(lián)蛋白），后端肌動蛋白絲解聚，黏著斑解體，離開基質(zhì) 白細胞的反應 白細胞表面帶有2亞基的整聯(lián)蛋白，使白細胞與感染部位的內(nèi)皮細胞結(jié)合，離開血流，進入發(fā)炎部位。intercellular adhesion molecule， ICAM選凝素和整聯(lián)蛋白在細胞對炎癥反應中的作用第四節(jié) 細胞連接 細胞連接(cell junction): 多細胞生物組織中,細胞與細胞間、細胞與細胞外基質(zhì)間形成的結(jié)構(gòu)關(guān)系，

8、稱為細胞連接。按功能分為三類：封閉連接、錨定連接、通訊連接。一、封閉連接（occluding junction） 1.緊密連接（tight junction）：上皮（或表皮）細胞與四周相鄰細胞通過膜上整合蛋白對合形成密封條索封閉細胞間隙的連接方式。構(gòu)成緊密連接的三種蛋白 緊密連接的功能：封閉細胞間隙，阻止某些物質(zhì)從細胞間隙通過。 封閉作用的強弱與封閉“焊接線”的疏密有關(guān)。隔離膜上蛋白，限制膜蛋白的自由擴散，使其定位于膜上的某一區(qū)域。 2、隔狀連接（septate junction）無脊椎動物組織中的上皮細胞間的連接結(jié)構(gòu)已研究獲知的作用同緊密連接二、錨定連接（anchoring junction

9、）錨定連接具有兩類不同形式: 與肌動蛋白絲相連的黏合帶與黏合斑 與中間絲相連的橋粒和半橋粒1、黏合帶(adhesion belt) 相鄰細胞間有30nm間隙，其間由鈣黏蛋白介導黏合，跨膜的鈣黏蛋白在細胞內(nèi)通過附著蛋白與肌動蛋白微絲相連，微絲平行質(zhì)膜環(huán)繞呈帶狀。 常位于上皮細胞頂端，緊密連接下方。黏合帶的結(jié)構(gòu)：a.跨膜鈣粘蛋白(cadherin) 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)10余種， E-鈣黏蛋白(epithelium)， N-鈣黏蛋白， P-鈣黏蛋白(placenta) b.成束微絲 沿質(zhì)膜內(nèi)側(cè)呈連續(xù)帶c.附著蛋白：、-鎖連蛋白，-輔肌動蛋白等 黏合帶連接相鄰細胞，增強組織的機械牢固性左右兩細胞中的銜接蛋白不同

10、，表明CAM（cell adhesion molecule）可與不同的銜接蛋白作用2、黏合斑(adhesion plaque) 或稱點狀黏合(focal adhesion) 細胞與細胞外基質(zhì)間的黏合連接 主要結(jié)構(gòu)特點：肌動蛋白束參與附著蛋白為黏著斑蛋白和-輔肌動蛋白通過整聯(lián)蛋白同細胞外基質(zhì)的纖連蛋白相連黏合斑紐蛋白踝蛋白 纖連蛋白細胞外基質(zhì)整聯(lián)蛋白腫瘤細胞合成纖連蛋白少，其整聯(lián)蛋白的細胞質(zhì)端酪氨酸殘基磷酸化，也影響了talin（踝蛋白）的結(jié)合，導致腫瘤細胞與粘附力差，易遷移。3. 橋粒（desmosome）： 呈紐扣狀，質(zhì)膜內(nèi)側(cè)有胞質(zhì)斑（由片珠蛋白、橋粒斑蛋白、親斑蛋白等多種蛋白構(gòu)成），許多中

11、間絲與其相連，相鄰兩細胞的胞質(zhì)斑由跨膜的鈣黏蛋白黏合在一起。 橋粒的完整性依賴于Ca2+的存在。 中間絲成分依細胞類型不同而不同。22橋粒鈣黏蛋白橋粒功能：堅韌的細胞連接。 橋粒連接的細胞耐受機械壓力，使上皮細胞不因外界張力而分離。皮膚、口腔、食道表皮等易受斯拉和摩擦處橋粒多。橋粒的細胞粘附蛋白是跨膜的鈣黏蛋白天皰瘡自身免疫性皮膚病 由于患者對自身的一種或多種橋粒跨膜的黏附蛋白產(chǎn)生抗體，結(jié)果破壞橋粒結(jié)構(gòu)，使上皮細胞錨定連接喪失，組織液通過細胞間隙滲漏，導致嚴重的皮膚水皰。（2）半橋粒（hemidesmosome） 位于上皮基底層細胞的基底部，加強上皮細胞與基質(zhì)的關(guān)系，防止細胞在受力時與基膜分開

12、半橋粒與橋粒的差別跨膜蛋白不是鈣粘蛋白而是整聯(lián)蛋白不是與相鄰細胞,而是與細胞外基質(zhì)層連蛋白相連附著蛋白為網(wǎng)蛋白半橋粒Hemidesmosomes29錨定連接的作用三、通訊連接（Communication Junction）1、間隙連接（gap junction） 動物組織細胞間廣泛分布的連接方式 基本結(jié)構(gòu)單位是連接子，每個間隙連接含數(shù)百個連接子。 連接子由6個跨膜蛋白圍成直徑1.5nm的通道，相鄰細胞質(zhì)膜上的兩個連接子對接形成間隙，允許分子量在1000道爾頓以下離子或分子通過。每個連接子呈柱狀，柱長7.5nm, 外徑6nm, 通道孔徑1.5nm。間隙連接的蛋白成分已分離20余種構(gòu)成連接子的蛋白

13、,屬同一蛋白家族。連接子蛋白的一級結(jié)構(gòu)都較保守, 并有相似的抗原性。不同類型細胞表達不同的連接子蛋白，間隙連接的孔徑與調(diào)控機制有所不同。間隙連接的通透性調(diào)節(jié)： 膜電位、PH值、Ca2+濃度、外界化學信號（如肝細胞對胰高血糖素的反應）等。間隙連接的主要功能： 代謝偶聯(lián) 允許小分子代謝物和信號分子通過，實現(xiàn)物質(zhì)的快速平均分配。協(xié)調(diào)細胞群體的生物學功能。 在早期胚胎發(fā)育和細胞分化過程中的作用。 電偶聯(lián) 電偶聯(lián)在神經(jīng)沖動傳遞過程中起重要作用； a電突觸： 神經(jīng)元之間或神經(jīng)元與效應細胞之間的間隙連接完成神經(jīng)沖動的傳導。 b在具有電興奮性的細胞構(gòu)成的組織中形成電偶聯(lián)。各種細胞連接形態(tài)圖胞間連絲（plasm

14、odesmata）胞間連絲具有細胞通訊作用，允許分子量1000以下物質(zhì)通過越幼嫩組織胞間連絲允許通過的物質(zhì)越大植物病毒編碼特殊蛋白可擴張胞間連絲的孔徑Figure19-28A summary of the junctional and nonjunctional adhesive mechanisms used by animal cells in binding to one another and to the extracellular matrix.The junctional mechanisms are shown in epithelial cells, while the no

15、njunctional mechanisms are shown in nonepithelial cells. A junctional interaction is operationally defined as one that can be seen as a specialized region of contact by conventional and/or freeze-fracture electron microscopy. Note that the integrins and cadherins are involved in both nonjunctional a

16、nd junctional cell-cell (cadherins) and cell-matrix (integrins) contacts. The cadherins generally mediate homophilic interactions, whereas the integrins mediate heterophilic interactions. Both the cadherins and integrins act as transmembrane linkers and depend on extracellular divalent cations to function; for this reason, most cell-cell and cell-matrix contacts are divalent-cation-dependent. The selectins and integrins can also act as heterophilic cell-cell adhesion molecules: the selectins bind to carbohydrate, while the cell-binding integrins bind to members of