第七章 細(xì)胞粘附蛋白

第七章細(xì)胞粘附分子

第一節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)粘附分子第二節(jié)細(xì)胞表面粘附分子

多細(xì)胞生物組織細(xì)胞間填充著由多種蛋白質(zhì)和多糖等組成的胞外基質(zhì)（extracellularmatrix,ECM），連接細(xì)胞并交織成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，交織其間的細(xì)胞可沿著網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)。細(xì)胞粘附分子：

胞外基質(zhì)分子：膠原、纖連蛋白（fibronectin,Fn）、層連蛋白(laminin,Ln)、玻連蛋（vitronectin,Vn）、骨橋蛋白(osteopontin,Op）等；細(xì)胞表面粘附分子：整聯(lián)蛋白(integrin)、鈣粘蛋白（cadherin）層連蛋白受體（lamininreceptor,Ln-R）、細(xì)胞間粘附分子（intercellularadhesionmolecule,ICAM）、血管細(xì)胞粘附分子（vascularcelladhesionmolecule,VCAM）、選凝素（selectin）、CD44(clusterofdifferentiation)等；一般認(rèn)為，“細(xì)胞外基質(zhì)-整合素-細(xì)胞骨架系統(tǒng)”是細(xì)胞感受重力的主要亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。表皮和真皮中細(xì)胞間的相互作用分子一些組織（如皮膚）的胞外基質(zhì)只是一層薄膜，稱基膜（Basementmembrane）。如腎小球基膜,如同一張多孔濾膜，只允許血液中水分子及小分子化合物進(jìn)入腎小管。BasementmembraneinkidneyglomerolushumanskinECM與細(xì)胞間的粘附作用糖氨聚糖幾種細(xì)胞粘附分子及其互作方式第一節(jié)胞外基質(zhì)粘附分子

一、纖連蛋白二、層連蛋白一、纖連蛋白（fibronectin,Fn）

1.Fn的一般特征

2.Fn的結(jié)構(gòu)和基因

3.Fn的聚糖結(jié)構(gòu)

4.Fn的功能

纖連蛋白（Fn）是一種多功能糖蛋白，存在于基質(zhì)、基膜及各種體液中,主要由成纖維細(xì)胞分泌。多個(gè)結(jié)構(gòu)域：肝素、膠原、纖維蛋白、蛋白聚糖、肌動(dòng)蛋白、DNA乃至細(xì)胞等專一性結(jié)合結(jié)構(gòu)域。

Fn功能:細(xì)胞形態(tài)、組織器官整體性，細(xì)胞粘附、移動(dòng)、增殖、分化、吞噬等功能相關(guān)。1.纖連蛋白（Fn）的特征

據(jù)分布的不同分成兩種類型形式：

①血漿Fn：存在于血漿，呈二聚體，可溶。②

細(xì)胞Fn：分泌并定位于細(xì)胞表面或進(jìn)入胞外基質(zhì)，呈多聚體，僅在pH<3或>10.5時(shí)才溶解。亞單位相對(duì)分子量22萬(wàn)－25萬(wàn)

，含糖量為5－12%，已鑒定了20種纖連蛋白多肽。

2.Fn的分子結(jié)構(gòu)和基因Ⅰ型：兩個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵,含41-52個(gè)aa，兩個(gè)相連的指圈，分子內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)12次，同源性為18-60%.Ⅱ型：兩個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵，含60個(gè)aa的指圈結(jié)構(gòu)，分子中有2次重復(fù)，前后毗鄰，同源性約50%Ⅲ型:由90AA組成,不含組氨酸、二硫鍵，多次重復(fù)，同源性僅為30%;與多種整聯(lián)蛋白和肝素結(jié)合.①分子結(jié)構(gòu):有3種內(nèi)在同源序列（internalsequencehomology）

纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域RGD:存在于多種胞外基質(zhì)分子中，已知67種蛋白質(zhì)中有RGD序列，12種整聯(lián)素依賴RGD。eg.將RGD固定于鈦合金種植體表面，促進(jìn)成骨細(xì)胞對(duì)鈦合金的粘附，提高種植義齒的成功率。Eg.RGD環(huán)肽與藥物結(jié)合，靶向治療癌癥。②Fn基因

Fn是單一基因產(chǎn)物，產(chǎn)生多種mRNA剪接體（人多達(dá)10種）。

通常血漿型Fn分子中兩個(gè)單體相差95個(gè)氨基酸，原因：同一外顯子的5’端存在兩個(gè)剪接位點(diǎn)。

細(xì)胞結(jié)合結(jié)構(gòu)域和肝素結(jié)合結(jié)構(gòu)域之間含有270個(gè)核苷酸的完整外顯子，稱作額外結(jié)構(gòu)域（extradomain），編碼完整的Ⅲ型同源結(jié)構(gòu)（EⅢ），為細(xì)胞型Fn所特有。

Fn基因高度保守，其中C端27個(gè)氨基酸是絕對(duì)保守（人和牛40個(gè)AA相同）。纖連蛋白基因的細(xì)胞特異性剪接成纖維細(xì)胞：表達(dá)Fn的兩個(gè)額外結(jié)構(gòu)域（EⅢB、EⅢA），故可與

整聯(lián)蛋白受體結(jié)合，使Fn粘附于細(xì)胞表面。肝細(xì)胞：不表達(dá)Fn的額外結(jié)構(gòu)域，故Fn不能粘附在細(xì)胞表面而進(jìn)入血液循環(huán)（血漿型Fn）。額外結(jié)構(gòu)域③Fn與細(xì)胞結(jié)合Fn借助分子中細(xì)胞結(jié)合結(jié)構(gòu)域與多種細(xì)胞結(jié)合，分子中GRGDS（Gly,Arg,Gly,Asp,Ser）序列使分子與細(xì)胞的結(jié)合效率提高。目前發(fā)現(xiàn)RGD序列可廣泛用于提高醫(yī)學(xué)材料生物相容性、抗血凝、治腫瘤、舒血管、材料表面內(nèi)皮化等方面，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ碾念愃幬铩?/p>

3.Fn的聚糖結(jié)構(gòu)

Fn可有8-10條N-聚糖，也可不帶聚糖。

Fn含一條O-GalNAc聚糖。

不同形式Fn的功能部分與糖鏈結(jié)構(gòu)差異有關(guān)。

Fn的糖基化與其溶解度和抵抗蛋白酶的作用有關(guān)。4.Fn的功能

Fn對(duì)肝素、膠原、纖維蛋白、蛋白聚糖、肌動(dòng)蛋白、DNA乃至細(xì)胞等都具有很高的親和力，從而引發(fā)一系列體液內(nèi)或細(xì)胞內(nèi)的變化。

Fn對(duì)細(xì)胞的作用.通過(guò)細(xì)胞膜表面的受體-整連蛋白完成的。使Fn－受體－細(xì)胞骨架蛋白連成一體.①Fn與細(xì)胞的粘附和移動(dòng)

胞內(nèi)：與Fn結(jié)合的細(xì)胞含有豐富的肌動(dòng)蛋白。Fn受體的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域與粘著斑蛋白（vinculin）和踝蛋白（talin）結(jié)合，從而形成網(wǎng)絡(luò)，維持細(xì)胞的形態(tài)。胞外：Fn與其他ECM成分交織成一個(gè)疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞能沿著網(wǎng)狀纖維而移動(dòng)（如神經(jīng)元）。Fyn②Fn與細(xì)胞分化

骨髓是造血細(xì)胞增殖、分化的場(chǎng)所，含大量Fn，尤其在造血集落區(qū)，提示Fn可能幫助造血細(xì)胞粘附到基質(zhì)上，影響細(xì)胞的成熟。實(shí)驗(yàn)：紅系母細(xì)胞及分化不完全的網(wǎng)織紅細(xì)胞能特異地粘附于鋪有Fn的平皿上，隨著紅細(xì)胞分化成熟,Fn親和力逐漸失去，這是因?yàn)榧?xì)胞成熟過(guò)程中Fn受體的丟失或修飾。

紅細(xì)胞分化：紅系定向祖細(xì)胞-原紅母細(xì)胞-幼紅細(xì)胞-網(wǎng)織紅細(xì)胞-成熟紅細(xì)胞。

③Fn與血凝及損傷修復(fù)

血凝反應(yīng)：纖維蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與血液中纖連蛋白結(jié)合，形成更堅(jiān)固的血凝塊。

組織損傷時(shí)，成纖維細(xì)胞及免疫系統(tǒng)細(xì)胞（包括巨噬細(xì)胞）移動(dòng)至損傷部位。此過(guò)程需要Fn分子參與。④

Fn聚糖的作用保護(hù)Fn免遭蛋白酶水解.與胚胎期某些細(xì)胞的移動(dòng)和細(xì)胞到達(dá)靶部位有關(guān).二、層連蛋白（laminin,Ln）

基膜含有Ⅳ型膠原、硫酸肝素蛋白聚糖、巢蛋白（entactin）和層連蛋白。Ln也稱Ⅳ型膠原基質(zhì)。①分子結(jié)構(gòu)及功能域

Ln是多結(jié)構(gòu)域糖蛋白，Mr900kD;3條多肽鏈（A、B1和B2）通過(guò)二硫鍵連接，呈十字型。A鏈:C端為一龐大的球形結(jié)構(gòu)，為硫酸肝素結(jié)合位點(diǎn)；B1鏈:N端兩小球構(gòu)成Ⅳ型膠原結(jié)合區(qū);B2鏈:N端小球結(jié)合膠原或硫酸酯；三股鏈形成的中間區(qū)域可與許多細(xì)胞表面的整連蛋白結(jié)合。1.層連蛋白（Ln）的結(jié)構(gòu)②層連蛋白的糖鏈

Ln含糖達(dá)12-15%，絕大部分的聚糖是復(fù)合型N-聚糖，結(jié)構(gòu)形式多樣。

糖鏈特征：末端半乳糖，也有唾液酸和多聚乙酰氨基乳糖結(jié)構(gòu)。

具有組織和種族特異性2.層連蛋白的功能

Ln介導(dǎo)上皮細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞與基膜粘連，從而影響細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和運(yùn)動(dòng)；

Ln與某些疾病，如糖尿病、腎病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、感染等有關(guān)；對(duì)腫瘤細(xì)胞的浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移可能有重要作用；

Ln的聚糖參與細(xì)胞的粘附和鋪展，與凝集素樣受體結(jié)合，如雞神經(jīng)干細(xì)胞的移動(dòng)。原生殖細(xì)胞(綠色)沿著腸系膜背側(cè)移動(dòng)然后發(fā)育成性腺。紅色為L(zhǎng)n，與細(xì)胞的移動(dòng)有關(guān)。神經(jīng)脊細(xì)胞紅細(xì)胞淋巴細(xì)胞原始胚細(xì)胞第二節(jié)細(xì)胞表面粘附分子

一、整連蛋白（纖連蛋白,玻連蛋白,層黏連蛋白等受體）

二、層連蛋白受體

三、鈣粘蛋白

四、免疫球蛋白家族

五、CD44

六、血管地址素

七、選凝素

與細(xì)胞粘附有關(guān)的細(xì)胞膜受體種類頗多，其中包括整連蛋白(integrin)家族、層連蛋白受體、鈣粘蛋白(cadherin)、選凝素家族、免疫球蛋白家族（如神經(jīng)細(xì)胞黏附分子，NCAM）、選凝素（selectin）、D44(分化簇)和血管地址素等.

一、整連蛋白（Integrin）結(jié)構(gòu)和組織細(xì)胞分布2.整連蛋白與細(xì)胞骨架蛋白3.整聯(lián)蛋白介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

①整連蛋白的分子結(jié)構(gòu)

整連蛋白為α和β亞基形成的異源二聚體。α亞基：已發(fā)現(xiàn)17種亞型，Mr在120kD-185kD之間;

β亞基：已發(fā)現(xiàn)9種亞型,Mr在90kD-110kD之間。

可組成25種整連蛋白分子。

α和β亞基都是Ⅰ型跨膜糖蛋白。絕大多數(shù)情況下，C端胞內(nèi)肽段很短，小于50個(gè)氨基酸（除β4亞基>1000個(gè)氨基酸外）。

α和β亞基的N端胞外肽段以非共價(jià)形成二聚體。兩亞基均含豐富的二硫鍵，具有緊密的折疊結(jié)構(gòu)，利于抵抗蛋白酶水解。1、結(jié)構(gòu)和組織細(xì)胞分布

α亞基近N端有7AA重復(fù)同源序列（KXGFFKR）肽段，組成七葉β螺旋槳結(jié)構(gòu)，與連蛋白活性的調(diào)節(jié)有關(guān)。外側(cè)3-4同源序列含Asp-X-Asp-X-Asp-Gly-X-X-Asp，為結(jié)合二價(jià)陽(yáng)離子所必需,二價(jià)陽(yáng)離子影響配體的親和力和專一性。整連蛋白配體3類：ECM成分：纖連蛋白,玻連蛋白,層黏連蛋白等)；免疫球蛋白類黏附分子：如ICAM(胞間黏附分子)、VCAM(血管細(xì)胞黏附分子)血清游離蛋白分子：如血清纖維蛋白原。整連蛋白的結(jié)構(gòu)亞基還原，可產(chǎn)生兩個(gè)肽段②組織細(xì)胞表達(dá)分布

大部分組織可表達(dá)：α1β1、α2β1、α3β1和α6β1整連蛋白，與膠原和層連蛋白(Ln)結(jié)合；

α5β1整連蛋白與Fn結(jié)合，除大血管內(nèi)皮細(xì)胞外，大部分組織表達(dá)量很少；

α5亞基在表皮細(xì)胞高度表達(dá)，主要與β5和β6組合成二聚體；

白細(xì)胞主要含β2亞基，也有α4β1、α4β7、α5β1和α6β1；

血小板的整連蛋白僅為α2bβ3．2.整連蛋白與細(xì)胞骨架蛋白含β1亞基的整連蛋白：介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)成分之間的粘附。含β2亞基的整連蛋白：存在于各種白細(xì)胞表面，介導(dǎo)細(xì)胞間的相互作用。β3亞基的整連蛋白：存在于血小板表面，介導(dǎo)血小板的聚集，并參與血栓形成。β4可與肌動(dòng)蛋白及其相關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)合。α6β4整連蛋白以層連蛋白為配體,參與半橋粒（hemidesmosome)

一種細(xì)胞銜接點(diǎn)，即整連蛋白的胞外結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞外基質(zhì)相連，將上皮細(xì)胞基質(zhì)與下層基膜連接。α6