Жасушалардың жабысуы – жасушалардың арасындағы байланыс процесі. Бұл жасуша қабықшаларының тікелей немесе матрица арқылы өзара әрекеттесуімен жүзеге асырылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жасушалардың қосылу процесі
Process of cell attachment
Жасушалардың жабысуы – жасушалардың бір-бірімен өзара әрекеттесіп, жасуша бетіндегі арнайы молекулалар арқылы көрші жасушаларға қосылу процесі. Бұл процесс жасуша беттерінің тікелей жанасуы арқылы, мысалы, жасушалардың түйісуі, немесе жанама өзара әрекеттесу арқылы жүзеге асуы мүмкін, яғни жасушалардың жасушалар шығарған молекулаларды қамтитын, олардың арасындағы кеңістікте орналасқан гель тәрізді құрылым – жасуша матрицасына қосылуы. Жасушалардың жабысуы жасушалардың жабысу молекулалары (ЖЖМ) арасындағы өзара әрекеттесу нәтижесінде пайда болады, бұл жасуша бетінде орналасқан трансмембраналық ақуыздар. Жасушалардың жабысуы жасушаларды әртүрлі тәсілдермен байланыстырады және жасушалардың қоршаған ортадағы өзгерістерді анықтап, оларға жауап беруі үшін сигналдарды беруге қатыса алады. Жасушалардың жабысуымен реттелетін басқа жасушалық процестерге жасушалардың қозғалуы және көпжасушалы организмдердегі тіндердің дамуы жатады. Жасушалардың жабысуының бұзылуы маңызды жасушалық процестерді тоқтатады және қатерлі ісік пен артрит сияқты түрлі ауруларға алып келуі мүмкін. Сондай-ақ, жасушалардың жабысуы бактериялар мен вирустар сияқты жұқпалы организмдердің ауру тудыруы үшін де қажет.
Cell adhesion is the process by which cells interact and attach to neighbouring cells through specialised molecules of the cell surface. This process can occur either through direct contact between cell surfaces such as cell junctions or indirect interaction, where cells attach to surrounding extracellular matrix, a gel like structure containing molecules released by cells into spaces between them. Cells adhesion occurs from the interactions between cell adhesion molecules (CAMs), transmembrane proteins located on the cell surface. Cell adhesion links cells in different ways and can be involved in signal transduction for cells to detect and respond to changes in the surroundings. Other cellular processes regulated by cell adhesion include cell migration and tissue development in multicellular organisms. Alterations in cell adhesion can disrupt important cellular processes and lead to a variety of diseases, including cancer and arthritis. Cell adhesion is also essential for infectious organisms, such as bacteria or viruses, to cause diseases.
Жалпы механизм
КАМ-дар төрт негізгі топқа жіктеледі: интегралиттер, иммуноглобулиндер (Ig) суперотбасы, кадериндер және селектиндер. Актин жіпшелерімен өзара әрекеттесулер кадериндердің кластерленуіне де көмектесе алады, олар адгезиялық біріктірулердің құралуына қатысады. Бұл кадерин кластерлері актин жіпшелерінің полимерленуін күшейтеді, ал бұл өз кезегінде адгезиялық біріктірулердің құралуын ынталандырады, олар біріктіру орнында пайда болатын кадерин-катенин кешендерімен байланысады.
CAMs are classified into four major families: integrins, immunoglobulin (Ig) superfamily, cadherins, and selectins. Interactions with actin filaments can also promote clustering of cadherins, which are involved in the assembly of adherens junctions. This is since cadherin clusters promote actin filament polymerisation, which in turn promotes the assembly of adherens junctions by binding to the cadherin–catenin complexes that then form at the junction.
Десмосомалар
Десмосомалар адгеренттік біріктірулерге құрылымдық жағынан ұқсас, бірақ әртүрлі компоненттерден тұрады. Классикалық кадериндердің орнына десмоглеиндер мен десмоколлиндер сияқты классикалық емес кадериндер жабысу молекулалары ретінде әрекет етеді және актин талшықтарының орнына аралық талшықтармен байланысады. Десмосомаларда катенин болмайды, себебі десмосомалық кадериндердің ішкі жасушалық домендері десмосомалық плака ақуыздарымен өзара әрекеттеседі, олар десмосомалардағы қалың цитоплазмалық плакаларды құрайды және кадериндерді аралық талшықтармен байланыстырады. Десмосомалар икемді, бірақ берік аралық талшықтарға күш түсіру арқылы механикалық кернеуге төзімділік пен күшті қамтамасыз етеді, бұл қатаң актин талшықтарымен мүмкін емес. Тығыз біріктірулер трансмембраналық ақуыздар, оның ішінде клаудиндер, окклюдиндер және трицеллюлиндер арқылы қалыптасады, олар іргелес мембраналарда гомофильді түрде тығыз байланысады. Тығыз біріктірулердің қалыптасуы үшін қажетті клаудиндер параклеттік тесіктерді құрайды, бұл нақты иондардың тығыз біріктірулер арқылы селективті өтуіне мүмкіндік береді, бұл кедергіні селективті өткізгіш етеді. Іргелес жасушалардың коннексондары бір-бірімен жанасып, бір-бірімен сәйкес келгенде үздіксіз арналар құрайды. Бұл арналар жасушаларды біріктіруден басқа, екі іргелес жасушаның цитоплазмасы арасында иондар мен кіші молекулаларды тасымалдауға мүмкіндік береді және бекіткіш немесе тығыз біріктірулер сияқты құрылымдық тұрақтылықты қамтамасыз етеді. Арналар көптеген әртүрлі стимулдарға жауап бере алады және кернеу қақпасы сияқты жылдам механизмдермен немесе саңылаулардағы арналардың санын өзгерту сияқты баяу механизмдермен динамикалық түрде реттеледі. Селектиндер гетерофильді байланыстарға түседі, себебі оның жасушадан тыс домені басқа селектиндердің орнына көршілес жасушалардағы карбогидраттарға байланысады, сонымен қатар кадериндер сияқты Ca2+ иондарын қажет етеді. Осы жерлерде ақ қан жасушаларындағы интегралдар белсендіріліп, жергілікті эндотелиялық жасушаларға берік байланысады, бұл лейкоциттерге көшіп-қонуын тоқтатып, эндотелиялық кедергі арқылы өтуіне мүмкіндік береді. Нейрондық жасушалардың жабысу молекулалары (NCAM) сияқты кейбір IgSF CAM-дар гомофильді байланысты жүзеге асыра алады, ал жасушааралық жасушалардың жабысу молекулалары (ICAM) немесе тамырлық жасушалардың жабысу молекулалары (VCAM) сияқты басқалары карбогидраттар немесе интегралдар сияқты молекулалармен гетерофильді байланысқа түседі. ICAM және VCAM қан тамырларының эндотелиялық жасушаларында экспрессияланады және лейкоциттердегі интегралдармен өзара әрекеттесіп, лейкоциттердің жабысуына және эндотелиялық кедергі арқылы қозғалысына көмектеседі. Интегралдар екі бағытта да сигнал бере алады: іштен-сыртқа сигнализация, ішкі жасушалық домендерді өзгертетін ішкі жасушалық сигналдар, интегралдардың лигандтарына қатысты туыстығын реттей алады, ал сырттан-ішке сигнализацияда, жасушалық домендерге байланысатын жасушалық лигандтар интегралдарда конформациялық өзгерістерді тудырады және сигнализациялық каскадтарды бастай алады.
Desmosomes are structurally similar to adherens junctions but composed of different components. Instead of classical cadherins, non classical cadherins such as desmogleins and desmocollins act as adhesion molecules and they are linked to intermediate filaments instead of actin filaments. No catenin is present in desmosomes as intracellular domains of desmosomal cadherins interact with desmosomal plaque proteins, which form the thick cytoplasmic plaques in desmosomes and link cadherins to intermediate filaments. Desmosomes provides strength and resistance to mechanical stress by unloading forces onto the flexible but resilient intermediate filaments, something that cannot occur with the rigid actin filaments. Tight junction is formed by transmembrane proteins, including claudins, occludins and tricellulins, that bind closely to each other on adjacent membranes in a homophilic manner. Claudins, essential for formation of tight junctions, form paracellular pores which allow selective passage of specific ions across tight junctions making the barrier selectively permeable. Connexons from adjacent cells form continuous channels when they come into contact and align with each other. These channels allow transport of ions and small molecules between cytoplasm of two adjacent cells, apart from holding cells together and provide structural stability like anchoring junctions or tight junctions. Channels can respond to many different stimuli and are regulated dynamically either by rapid mechanisms, such as voltage gating, or by slow mechanism, such as altering numbers of channels present in gap junctions. Selectins undergo heterophilic bindings, as its extracellular domain binds to carbohydrates on adjacent cells instead of other selectins, while it also require Ca2+ ions to function, same as cadherins. At these sites, integrins on the rolling white blood cells are activated and bind firmly to the local endothelial cells, allowing the leukocytes to stop migrating and move across the endothelial barrier. Some IgSF CAMs, such as neural cell adhesion molecules (NCAMs), can perform homophilic binding while others, such as intercellular cell adhesion molecules (ICAMs) or vascular cell adhesion molecules (VCAMs) undergo heterophilic binding with molecules like carbohydrates or integrins. Both ICAMs and VCAMs are expressed on vascular endothelial cells and they interact with integrins on the leukocytes to assist leukocyte attachment and its movement across the endothelial barrier. Integrins can signal in both directions: inside out signalling, intracellular signals modifying the intracellular domains, can regulate affinity of integrins for their ligands, while outside in signalling, extracellular ligands binding to extracellular domains, can induce conformational changes in integrins and initiate signalling cascades.
Гемидсосомалар
Гемидесмосомаларда интегралиттер базальды мембранада ламининдер деп аталатын жасушадан тыс матрицалық ақуыздарға бекінеді, ал базальды мембрана – эпителий жасушалары секрециялайтын жасушадан тыс матрица. Гемидесмосомалар эпителий жасушаларының құрылымдық тұрақтылығын сақтауда маңызды рөл атқарады, оларды жасушадан тыс матрица арқылы жанама түрде байланыстырып ұстайды.
In hemidesmosomes, integrins attach to extracellular matrix proteins called laminins in the basal lamina, which is the extracellular matrix secreted by epithelial cells. Hemidesmosomes are important in maintaining structural stability of epithelial cells by anchoring them together indirectly through the extracellular matrix.
Фокалды жабысулар
Фокалды жабысуларда интегралдар клеткадан тыс матрицаның құрауыштары болып табылатын фибронектиндерді клетка ішіндегі актин талшықтарына бекітеді. Интегралдарды актин талшықтарымен байланыстыратын бұл көп протеиндік кешен жасуша өсуі мен жасушалардың қозғалуы үшін сигнал беретін кешендерді құруға қажетті. Өсуге қажетті қоректік заттар немесе сигналдар молекулалары плазмодесмалар арқылы өсімдік жасушалары арасында пассивті немесе таңдамалы түрде тасымалданады. Жасушалардың жасушаға жабысуы патогенді протозоалардың ие жасушаларына қосылуы мен енуі үшін маңызды. Патогенді протозоаға мысал – малярия паразиті (Plasmodium falciparum), ол бауыр жасушаларына байланысу үшін циркумспорозоит ақуызы деп аталатын адгезиялық молекуланы, ал қызыл қан жасушаларына байланысу үшін мерозоит беттік ақуызы деп аталатын тағы бір адгезиялық молекуланы пайдаланады. Патогенді саңырауқұлақтар жасуша қабырғасындағы адгезиялық молекулаларды ақуыз-ақуыз немесе ақуыз-көмірсу аралық өзара әрекеттесулер арқылы ие жасушаларына немесе клеткадан тыс матрицадағы фибронектиндерге жабысу үшін қолданады.
In focal adhesions, integrins attach fibronectins, a component in the extracellular matrix, to actin filaments inside cells. This multi protein complex linking integrins to actin filaments is important for assembly of signalling complexes that act as signals for cell growth and cell motility. Molecules that are either nutrients or signals required for growth are transported, either passively or selectively, between plant cells through plasmodesmata. cell–cell adhesion is key for pathogenic protozoans to attach en enter their host cells. An example of a pathogenic protozoan is the malarial parasite (Plasmodium falciparum), which uses one adhesion molecule called the circumsporozoite protein to bind to liver cells, and another adhesion molecule called the merozoite surface protein to bind red blood cells. Pathogenic fungi use adhesion molecules present on its cell wall to attach, either through protein protein or protein carbohydrate interactions, to host cells or fibronectins in the extracellular matrix.
Прокариоттар
Прокариоттардың жасуша бетінде бактериялық адгезиндер деп аталатын адгезия молекулалары болады, пили (фимбрия) және флагелласын жасушаға жабысу үшін пайдаланудан бөлек. Адгезиндер иесінің жасуша бетіндегі және жасушадан тыс матрицаның құрамдас бөліктеріндегі әртүрлі лигандтарды тани алады. Бұл молекулалар иесіне тән қасиеттерді бақылайды және лигандтармен өзара әрекеттесу арқылы тропизмді (тіндік немесе жасушалық ерекше өзара әрекеттесулерді) реттейді.
Prokaryotes have adhesion molecules on their cell surface termed bacterial adhesins, apart from using its pili (fimbriae) and flagella for cell adhesion. Adhesins can recognise a variety of ligands present on the host cell surfaces and also components in the extracellular matrix. These molecules also control host specificity and regulate tropism (tissue or cell specific interactions) through their interaction with their ligands.
Вирустар
Вирустарда сонымен қатар вирустың жасқынша жасушаларға байланысуы үшін қажетті адгезиялық молекулалар бар. Мысалы, тұмау вирусының бетінде гемагглютинин болады, ол жасқынша жасуша бетіндегі молекулалардағы сиалиялық қантты тану үшін қажет. ВИЧ-тың gp120 деп аталатын адгезиялық молекуласы бар, ол лимфоциттерде экспрессияланатын CD4 лигандтарымен байланысады. Вирустар жасушалық қосылыстардың құраушыларын нысанаға алып, жасқынша жасушаларға енуі мүмкін, мысалы гепатит С вирусы бауыр жасушаларына ену үшін тығыз қосылыстардағы окклюдиндер мен клаудиндерді нысаналайды. Клеткалық адгезия молекулалары (КАМ) мен қатерлі ісік метастаздары арасындағы байланысқа байланысты, бұл молекулалар қатерлі ісікке қарсы емдеудің потенциалды терапиялық нысаналары болуы мүмкін. Сонымен қатар, белгілі бір адгезиялық молекулаларды экспрессиялай алмаудан туындайтын адамның басқа да генетикалық аурулары бар. Мысалы, лейкоциттердің адгезиялық жетіспеушілігі I (LAD I), онда β2 интегралдың кіші бірлігінің экспрессиясы төмендейді немесе жоғалады. Бұл β2 интеграл гетеродимерлерінің экспрессиясының төмендеуіне әкеледі, олар лейкоциттердің қабыну орындарында эндотелий қабырғасына берік жабысуы үшін қажет, соның арқасында инфекциямен күреседі. LAD I пациенттерінің лейкоциттері эндотелийлік жасушаларға жабыса алмайды, нәтижесінде пациенттерде өмірге қауіп төндіретін ауыр инфекция эпизодтары байқалады. Пемфигус деп аталатын аутоиммундық ауру да жасушалардың адгезиясының жоғалуынан туындайды, себебі ол адамның өз десмосомалық кадгериндерін нысанаға алған аутоантиденелердің салдарынан болады, бұл эпидермальды жасушалардың бір-бірінен ажырауына және теріде көпіршіктер пайда болуына әкеледі. Патогенді микроорганизмдер, бактериялар, вирустар және протозойлар сияқты, инфекциялап, ауру тудыру үшін алдымен жасқынша жасушаларға жабысуы керек. Адгезияға қарсы терапияны патогенде немесе жасқынша жасушадағы адгезиялық молекулаларды нысанаға алу арқылы инфекцияның алдын алу үшін қолдануға болады. Адгезиялық молекулалардың өндірісін өзгертуден басқа, жасушалар арасындағы байланыстың алдын алу үшін адгезиялық молекулаларға байланысатын бәсекелестік тежегіштерді антиадгезиялық агенттер ретінде де қолдануға болады.
Viruses also have adhesion molecules required for viral binding to host cells. For example, influenza virus has a hemagglutinin on its surface that is required for recognition of the sugar sialic acid on host cell surface molecules. HIV has an adhesion molecule termed gp120 that binds to its ligand CD4, which is expressed on lymphocytes. Viruses can also target components of cell junctions to enter host cells, which is what happens when the hepatitis C virus targets occludins and claudins in tight junctions to enter liver cells. Due to the link between CAMs and cancer metastasis, these molecules could be potential therapeutic targets for cancer treatment. There are also other human genetic diseases caused by an inability to express specific adhesion molecules. An example is leukocyte adhesion deficiency I (LAD I), where expression of the β2 integrin subunit is reduced or lost. This leads to reduced expression of β2 integrin heterodimers, which are required for leukocytes to firmly attach to the endothelial wall at sites of inflammation in order to fight infections. Leukocytes from LAD I patients are unable to adhere to endothelial cells and patients exhibit serious episodes of infection that can be life threatening. An autoimmune disease called pemphigus is also caused by loss of cell adhesion, as it results from autoantibodies targeting a person's own desmosomal cadherins which leads to epidermal cells detaching from each other and causes skin blistering. Pathogenic microorganisms, including bacteria, viruses and protozoans, have to first adhere to host cells in order to infect and cause diseases. Anti adhesion therapy can be used to prevent infection by targeting adhesion molecules either on the pathogen or on the host cell. Apart from altering the production of adhesion molecules, competitive inhibitors that bind to adhesion molecules to prevent binding between cells can also be used, acting as anti adhesive agents.