細(xì)胞連接與細(xì)胞黏附課件

1、細(xì)胞連接與細(xì)胞黏附 (cell junction and cell adhesion)生命科學(xué)學(xué)院閉合蛋白密封蛋白第一節(jié) 細(xì)胞連接細(xì)胞連接(Cell Junction) 相鄰細(xì)胞之間、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間在質(zhì)膜接觸區(qū)域特化形成的連接結(jié)構(gòu)。 分布：人和動物體內(nèi)除結(jié)締組織和血液外的各種組織。 功能：加強(qiáng)細(xì)胞間的機(jī)械聯(lián)系，維持組織結(jié)構(gòu)的完整性和協(xié)調(diào)功能。間隙連接化學(xué)突觸2. 錨定連接3. 通訊連接1. 封閉連接黏著連接：黏著帶、黏著斑橋粒連接：橋粒、半橋粒分類：根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)分三類一、封閉連接 (tight junction) 又叫緊密連接，廣泛分布于各種上皮細(xì)胞，如消化道上皮細(xì)胞、膀胱上皮細(xì)胞

2、、腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞等。游離面基底面存在部位：環(huán)繞每個(gè)上皮細(xì)胞的頂部。電鏡下緊密連接結(jié)構(gòu)小腸上皮細(xì)胞緊密連接電鏡照片A.相鄰質(zhì)膜上蛋白顆粒連成的封閉索B.緊密連接中的兩種穿膜蛋白單次穿膜蛋白，免疫球蛋白超家族，這三類蛋白都通過質(zhì)膜下稱為ZO蛋白的外周蛋白介導(dǎo)錨定在肌動蛋白絲上,起連接和調(diào)節(jié)作用閉合蛋白密封蛋白連接黏附分子（junctional adhesion molecules，JAM）形成滲漏屏障封閉上皮細(xì)胞間隙，保證組織內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。功能維持上皮細(xì)胞的極性二、錨定連接分布：廣泛分布于各種組織，特別是在上皮、心肌和子宮頸等需要承受機(jī)械力的組織中尤為豐富。功能： 參與組織器官形態(tài)和功能的維持

3、、細(xì)胞的遷移運(yùn)動以及發(fā)育和分化等多種過程。形成能夠抵抗機(jī)械張力的牢固黏合，錨定連接：是一類由細(xì)胞骨架纖維參與，存在于細(xì)胞之間或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間的連接結(jié)構(gòu) 。 黏著連接 （adhering junction） ：與肌動蛋白絲相連的錨定連接。 橋粒連接（desmosome junction） ：與中間纖維相連的錨定連接。黏著帶：黏著斑：細(xì)胞與細(xì)胞之間的黏著連接。細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的黏著連接。細(xì)胞與細(xì)胞之間的連接。細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的連接。橋粒：半橋粒：緊密連接黏著帶橋粒 半橋粒 黏著斑 通訊連接錨定連接結(jié)構(gòu)錨定連接由兩大類蛋白構(gòu)成：一端將特定的 成分同連接復(fù)合體連接；另一端與 相連。 細(xì)胞內(nèi)錨

4、定蛋白（intracellular anchor protein ）細(xì)胞骨架穿膜黏著蛋白錨定連接由兩大類蛋白構(gòu)成： 穿膜黏著蛋白（transmembrane adhesion protein ）胞內(nèi)區(qū)：胞外區(qū)：是一類細(xì)胞粘附分子與細(xì)胞內(nèi)錨定蛋白相連；與相鄰細(xì)胞特異的穿膜黏著蛋白或細(xì)胞外基質(zhì)蛋白相連。 相鄰細(xì)胞間形成一個(gè)連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu),間隙約15-20 nm,位于上皮細(xì)胞緊密連接的下方，是相鄰細(xì)胞之間形成的一個(gè)連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)。1. 黏著帶（adhesion belt ）又稱中間連接小腸上皮細(xì)胞粘著帶鈣黏蛋白肌動蛋白纖維-聯(lián)蛋白 、聯(lián)蛋白（catenin）-輔肌動蛋白（actinin）黏著斑蛋白

5、vinculin斑珠蛋白 plakoglobin細(xì)胞內(nèi)錨定蛋白黏著帶的功能使相鄰細(xì)胞的微絲束通過細(xì)胞內(nèi)錨定蛋白和穿膜黏著蛋白連成廣泛的穿膜網(wǎng)，使組織連為一個(gè)堅(jiān)固的整體，保持細(xì)胞形狀，維持組織整體性。微絲束具有收縮功能，可以使上皮細(xì)胞內(nèi)陷形成管狀或泡狀原基，從而在胚胎發(fā)育形態(tài)發(fā)生中起重要作用。 粘著帶可以使上皮細(xì)胞內(nèi)陷形成管狀或泡狀原基，在動物胚胎發(fā)育形態(tài)建成中起作用2.黏著斑 細(xì)胞通過肌動蛋白纖維和整合蛋白與細(xì)胞外基質(zhì)之間的連接方式；（focal adhesion ） 功能：1.機(jī)械連接，介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的黏著；參與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能：相鄰細(xì)胞中的中間纖維通過細(xì)胞橋粒斑和穿膜黏著蛋白構(gòu)成了貫

6、穿整個(gè)組織的整體網(wǎng)架，增強(qiáng)了組織抵抗外界壓力與張力的機(jī)械強(qiáng)度。功能：把上皮細(xì)胞與其下方的基底膜連接在一起，防止機(jī)械力造成的上皮與其下方的組織剝離。橋粒 半橋粒(二)橋粒連接是由 參與的錨定連接中間纖維橋粒半橋粒橋粒斑，約0.5 m，中間纖維的錨定部位，許多成束的中間纖維伸向橋粒斑，被更細(xì)的纖維系牢在橋粒斑上，常折成袢狀返回胞質(zhì)中橋粒膠蛋白 橋粒粘蛋白 橋粒斑蛋白橋粒斑珠蛋白穿膜黏著蛋白 ：整聯(lián)蛋白（64） ，穿膜蛋白BP180可與基底膜中層黏連蛋白（錨定纖維）發(fā)生黏附性結(jié)合，從而將細(xì)胞與基膜牢固地鉚在一起。 半橋粒結(jié)構(gòu)錨定蛋白：網(wǎng)蛋白構(gòu)成胞質(zhì)斑，可與細(xì)胞內(nèi)的中間纖維相連。天皰瘡自身免疫性疾病，

7、存在抗自身橋粒穿膜黏著蛋白抗體，表皮棘細(xì)胞間橋粒連接喪失錨定連接連接位點(diǎn)連接類型穿膜蛋白 功能 分布黏著帶微絲細(xì)胞-細(xì)胞鈣調(diào)蛋白調(diào)節(jié)細(xì)胞形狀上皮細(xì)胞粘著斑微絲細(xì)胞-細(xì)胞外基質(zhì)整合蛋白細(xì)胞鋪展與遷移上皮細(xì)胞基底面橋粒中間纖維細(xì)胞-細(xì)胞鈣調(diào)蛋白連接中間纖維上皮細(xì)胞心肌細(xì)胞 半橋粒中間纖維細(xì)胞-細(xì)胞外基質(zhì)整合蛋白將細(xì)胞連到基膜上皮細(xì)胞基底面生物體大多數(shù)組織相鄰細(xì)胞膜上存在特殊的連接通道，以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間電信號和化學(xué)信號的通訊聯(lián)系，從而完成群體細(xì)胞間的合作協(xié)調(diào)，這種連接形式稱為通訊連接。間隙連接（gap junction）突觸（ synapse）通訊連接三、通訊連接(communicating junct

8、ion) (一)間隙連接是動物組織中普遍存在的一種細(xì)胞連接方式 豚鼠上皮細(xì)胞冷凍蝕刻電鏡照片連接子間隙連接蛋白電鏡下結(jié)構(gòu)：間隙連接部位相鄰細(xì)胞膜之間有2-3nm的縫隙，因而間隙連接又稱縫隙連接。 連接子連接子蛋白間隙連接的重要功能是介導(dǎo)細(xì)胞通訊，使一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的信息通過化學(xué)遞質(zhì)或電信號傳遞給另一個(gè)細(xì)胞，協(xié)調(diào)相鄰細(xì)胞間的功能活動。 間隙連接的通訊方式表現(xiàn)為：代謝耦聯(lián)和電耦聯(lián)。 是指分子量小于1 kD的代謝物和信號分子（如無機(jī)離子、單糖、氨基酸、核苷酸、維生素、cAMP和IP3等），在相鄰細(xì)胞間通過間隙連接的傳遞。代謝耦聯(lián)代謝偶聯(lián)TK+TK-Thymine kinase胸苷激酶 也稱離子耦聯(lián)，其連接

9、子是一種離子通道，帶電的離子能通過間隙連接到達(dá)相鄰細(xì)胞。在興奮性組織的細(xì)胞之間，均廣泛存在電耦聯(lián)現(xiàn)象。電耦聯(lián)在卵泡和早期胚胎發(fā)育過程中的作用 Cx37基因突變形成不育癥 ；Implications and challenges of connexin connections to cancerNature Reviews Cancer 10, 435-441 (June 2010)腫瘤細(xì)胞間間隙連接減少或消失 間隙連接的通透性是可以調(diào)節(jié)的存在于可興奮細(xì)胞之間的細(xì)胞連接方式，它通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)來傳導(dǎo)神經(jīng)沖動。（二）化學(xué)突觸通訊連接具有機(jī)械的細(xì)胞連接作用？功能分類結(jié)構(gòu)分類主要特征主要分布封閉連接緊

10、密連接相鄰細(xì)胞膜形成封閉索上皮細(xì)胞、腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞錨定連接黏著連接肌動蛋白絲參與的錨定連接黏著帶細(xì)胞-細(xì)胞連接上皮細(xì)胞黏著斑細(xì)胞-細(xì)胞外基質(zhì)連接上皮細(xì)胞基底面橋粒連接中間纖維參與的錨定連接橋 粒細(xì)胞-細(xì)胞連接心肌細(xì)胞、上皮細(xì)胞半橋粒細(xì)胞-細(xì)胞外基質(zhì)連接上皮細(xì)胞基底面通訊連接間隙連接由連接子介導(dǎo)細(xì)胞通訊連接大多數(shù)動物組織細(xì)胞突觸連接神經(jīng)細(xì)胞突觸通訊連接神經(jīng)元和神經(jīng)-肌細(xì)胞間細(xì)胞連接的類型Tight junctionAdhesion beltDesmosome Hemidesmosome communication junctionFocal adhesion 2-3 nm20-30 nm15-

11、20 nm？nm電鏡下緊密連接結(jié)構(gòu)第二節(jié) 細(xì)胞黏附選擇素整聯(lián)蛋白家族免疫球蛋白鈣黏著蛋白細(xì)胞黏附分子的組成較長的胞外區(qū)：肽鏈的N端部分，帶有糖鏈，是與配體識別的部位 ； 跨膜區(qū)：多為一次穿膜的疏水區(qū)；較小的胞質(zhì)區(qū)：肽鏈的C端部分，可與質(zhì)膜下的細(xì)胞骨架成分或與胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白結(jié)合。 細(xì)胞間黏附的三種方式（引自Alberts 等，2002） 一、鈣黏著蛋白家族 (cadherin) 鈣黏著蛋白是一類依賴于Ca2+的同親型細(xì)胞黏附分子。單次穿膜糖蛋白，由700750個(gè)氨基酸殘基組成。在質(zhì)膜中常以同源二聚體的形式存在。鈣黏著蛋白分子結(jié)構(gòu)同源性很高。胞外區(qū)約由110個(gè)氨基酸殘基組成，常折疊成5個(gè)重復(fù)結(jié)

12、構(gòu)域，可結(jié)合Ca2+，賦予鈣黏著蛋白分子剛性和強(qiáng)度。Ca2+結(jié)合越多，鈣黏著蛋白剛性越強(qiáng)。鈣黏著蛋白的結(jié)構(gòu)與功能 鈣黏著蛋白家族部分成員名稱主要分布在小鼠中失活后的表型E-鈣黏著蛋白上皮細(xì)胞胚泡細(xì)胞不能聚集在一起，死于胚泡時(shí)期N-鈣黏著蛋白神經(jīng)、心臟、骨骼肌及成纖維細(xì)胞因心臟缺陷而死于胚胎時(shí)期P-鈣黏著蛋白胎盤、乳腺、表皮異常乳腺發(fā)育VE-鈣黏著蛋白血管內(nèi)皮細(xì)胞血管異常發(fā)育（由于內(nèi)皮細(xì)胞凋亡）不同的鈣黏著蛋白家族成員在體內(nèi)有特定的分布，常根據(jù)最初發(fā)現(xiàn)的組織類型命名epithelialneuralplacentalvascular endothelial最初發(fā)現(xiàn)組織類型（1）介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞之間的

13、同親性細(xì)胞黏附 在胚胎和成人組織中，同類細(xì)胞需要具備自我標(biāo)識與彼此黏附的特性。桑椹胚 成胚細(xì)胞 滋養(yǎng)層 囊胚早期囊胚晚期囊胚腔（2）在個(gè)體發(fā)育過程中影響細(xì)胞的分化，參與組織器官的形成通過調(diào)控鈣黏著蛋白表達(dá)的種類與數(shù)量而決定間的相互作用，影響細(xì)胞的分化。原條外胚層中胚層內(nèi)胚層神經(jīng)嵴神經(jīng)褶神經(jīng)管脊索3.參與細(xì)胞之間穩(wěn)定的特化連接結(jié)構(gòu)Kalluri R & Weinberg RA, 2009缺失E-鈣黏著蛋白可導(dǎo)致上皮性腫瘤的發(fā)生。上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)型為間質(zhì)細(xì)胞或間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)型為上皮細(xì)胞是一個(gè)受控的可逆過程，是細(xì)胞轉(zhuǎn)分化的一種方式，其分子機(jī)制是E-鈣黏著蛋白的表達(dá)與否。上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)型（epithelial-m

14、esenchymal transition,EMT）臟器纖維化病變與EMTPlateletEndothelialLeukocyte二、選擇素單次穿膜糖蛋白；胞內(nèi)區(qū)可通過錨定蛋白與細(xì)胞內(nèi)微絲結(jié)合 胞外區(qū)由三個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域組成selectin N-末端凝集素樣結(jié)構(gòu)域：識別特異糖基，參與細(xì)胞之間選擇性黏附的重要活性部位具有加強(qiáng)分子間粘附以及參與補(bǔ)體系統(tǒng)調(diào)節(jié)等作用。補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白結(jié)構(gòu)域表皮生長因子樣結(jié)構(gòu)域Ca2+參與識別和黏附過程選擇素的功能選擇素及整聯(lián)蛋白介導(dǎo)白細(xì)胞遷移 選擇素及整聯(lián)蛋白介導(dǎo)白細(xì)胞遷移整聯(lián)蛋白唾液酸化的路易斯寡糖三、免疫球蛋白超家族 是一類分子結(jié)構(gòu)中含有類似免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域、不依賴Ca2+的細(xì)胞粘附分子。（immunoglobin-superfamily, Ig-SF）結(jié)構(gòu)：胞外區(qū)由一個(gè)或多個(gè)免疫球蛋白(Ig)樣結(jié)構(gòu)域組成。每一個(gè)Ig結(jié)構(gòu)域都是由90110個(gè)氨基酸殘基形成的緊密折疊結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)構(gòu)域在環(huán)末端形成二硫鍵。同親型細(xì)胞黏著：神經(jīng)細(xì)胞黏附分子（N-CAM）及血小板-內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子（PE-CAM）；異親型細(xì)胞黏著：細(xì)胞間黏附分子（I-CAM）及血管細(xì)胞黏附分子（V-CAM）等。黏附方式Ig-SF成員復(fù)雜，包括多個(gè)黏附分子家族。通過異親型細(xì)胞黏附著機(jī)制參與細(xì)胞黏附。選擇素及整聯(lián)蛋白介導(dǎo)白細(xì)胞遷移整聯(lián)蛋白唾液酸化的路易斯寡糖細(xì)胞黏附分子血管