Кіріспе
Жасушадан тыс матрицадағы ақуыздар
Ламининдер – барлық жануарлардың жасушадан тыс матрицасындағы гликопротеиндер отбасы. Олар базалық мембрананың маңызды құрамдас бөліктері, атап айтқанда базалық ламина (көптеген жасушалар мен органдардың ақуыздық желісінің негізі). Ламининдер биологиялық белсенділік үшін өте маңызды, жасушалардың дифференциациялануына, қозғалуына және жабысуына әсер етеді. Ламининдер – жоғары молекулалық массасы (~400-ден ~900 кДа-ға дейін) гетеротримерлі ақуыздар және үш түрлі тізбекке (α, β және γ) ие, олар адамдарда сәйкесінше бес, төрт және үш гомологтық гендермен кодталған. Ламинин молекулалары тізбек құрамына қарай аталады, мысалы, ламинин 511 α5, β1 және γ1 тізбектерін қамтиды. In vivo 14 басқа тізбектік комбинация анықталған. Тримерлік ақуыздар қиылысып, жасушадан тыс матрица мен жасушалық мембрананың басқа молекулаларына байланыса алатын крест тәрізді құрылымды құрайды. Үш қысқа қол басқа ламинин молекулаларына байланысуға бейім, бұл жапырақшалардың қалыптасуына ықпал етеді. Ұзын қол жасушаларға байланыса алады және ұйымдасқан тіндердің жасушаларын базалық мембранаға бекітуге көмектеседі. Ламининдер – организмнің дерлік барлық тіндерінің құрылымдық қаңқасының құрамдас бөлігі, олар секрецияланып, жасушамен байланысты жасушадан тыс матрицаларға енгізіледі. Бұл гликопротеиндер тіндердің сақталуы мен өмірлік қызметін қамтамасыз ету үшін маңызды; ламининнің кемшіліктері бұлшықеттердің дұрыс қалыптаспауына, бұлшықет дистрофиясының бір түріне, өлімге әкелетін терінің көпіршік ауруына (жункциялық эпидермолиз булоза) және/немесе бүйрек сүзгісінің бұзылуына (нефротикалық синдромға) алып келуі мүмкін.
Функция
Ламининдер тәуелсіз желілерді құрайды және энтактин, фибронектин және перлекан арқылы IV типті коллаген желілерімен байланысады. Бұл ақуыздар сонымен қатар интегралдар және дистрогликан гликопротеин кешені және лютеран қан тобы гликопротеині сияқты басқа плазмалық мембрана молекулалары арқылы жасуша мембранасына байланысады. Ламинин альфа4 перифериялық жүйкелер, арқалық тамыр ганглиондары, қаңқа бұлшық еттері және капиллярлар сияқты әртүрлі тіндерде кездеседі; нейромыскулярлық қосылыста ол синаптық ерекшелену үшін қажет. Ламининнің G доменінің құрылымы пен траксинге ұқсас екендігі болжанған.
Жүйке дамуындағы рөлі
Ламинин-111 – жүйке аксондарының тірі организмде де, зертхана жағдайында да өсуі үшін маңызды негізгі субстрат. Мысалы, ол дамып келе жатқан торлы қабаттың ганглийлік жасушаларының тор қабықшадан тектомға қарай қозғалу жолын белгілейді. Сонымен қатар, ол жасуша мәдениетіндегі тәжірибелерде жиі қолданылатын субстрат. Ламинин-1-дің болуы өсу конусының басқа сигналдарға реакциясын өзгертуі мүмкін. Мысалы, өсу конустары ламинин-111 үстінде өскенде нетриннен алшақтайды, ал фибронектин үстінде өскенде нетринге тартылады. Бұл ламинин-111-дің әсері, шамасы, клетка ішіндегі циклдік АМФ деңгейінің төмендеуінен туындайды.
Шеткі жүйкелерді қалпына келтірудегі рөлі
Ламининдер перифериялық жүйке зақымдалғаннан кейін зақымдалған орында жинақталады және Шванн жасушаларымен секрецияланады. Перифериялық жүйке жүйесінің нейрондары ламининдерге байланысатын интеграл қабылдағыштарын білдіреді және жарақаттан кейін нейрорегенерацияны күшейтеді.
Патология
Ламинин-211-дің бұзылуы туа біткен бұлшықет дистрофиясының бір түріне себеп болады. Ламинин-211 α2, β1 және γ1 тізбектерінен құралған. Бұл ламининнің таралуы ми мен бұлшық ет талшықтарын қамтиды. Бұлшық етте ол G домені арқылы альфа-дистрогликан және интегралин альфа7-бета1-ге, ал екінші жағынан клеткадан тыс матрицаға байланысады. Эпителий жасушаларының базалық мембранаға жабысуы үшін маңызды аномальді ламинин 332 жалпыланған көпіршіктерге, тері мен шырышты қабықтың шектен тыс грануляциялық тініне және тістердің ойықтарына алып келетін бульдоздық эпидермолизді тудырады. Бүйрек сүзгісіндегі ламинин 521-дің жұмыс істемеуі нәтижесінде ақуыз зәрмен шығып, нефротикалық синдром пайда болады.
Ұяшық мәдениетінде қолдану
ЕКМ-нің коллагендер және фибронектин сияқты басқа негізгі компоненттерімен бірге ламининдер сүтқоректілер жасушаларын өсіруді жақсарту үшін қолданылған, әсіресе плюрипотентті дің жасушаларында, сондай-ақ басқа субстраттарда көбейту қиын болатын кейбір бастапқы жасушаларда. Көбінесе сатылатын табиғи ламининдердің екі түрі бар: тышқан саркомаларынан алынған ламинин 111 және адам плацентасынан алынған ламинин қоспалары, олар жеткізушіге байланысты негізінен ламинин 211, 411 немесе 511 изоформаларын құрайды. Ламининнің әртүрлі изоформаларын тіндерден таза күйде оқшаулау іс жүзінде мүмкін емес, себебі олар кең ауқымда өзара байланысқан және протеолитикалық ферменттер немесе төмен pH сияқты қатал экстракция жағдайларын қажет етеді, бұл олардың ыдырауына әкеледі. Сондықтан, 2000 жылдан бері рекомбинантты ламининдер өндірілуде. Бұл ламининдердің адам денесіндегідей in vitro жағдайында да маңызды рөл атқаратынын тексеруге мүмкіндік берді. 2008 жылы екі тәуелсіз зерттеу тобы тышқанның эмбрионалды дің жасушаларын рекомбинантты ламинин 511 үстінде бірнеше ай бойы өсіруге болатынын көрсетті. Кейін Родин және авторлар рекомбинантты ламинин 511 адамның плюрипотентті ЭС жасушаларын және адамның ИПС жасушаларын өсіру үшін ксенодан таза және анықталған жасуша өсіру ортасын жасау үшін қолданылатынын көрсетті.
Ламининдік домендер
Ламининдер бірнеше сақталған ақуыз домендерін қамтиды.
Ламинин I және Ламинин II
Ламининдер тримерлік молекулалар; ламинин 1 – альфа1 бета1 гамма1 тримері. Ламинин А, В1 және В2 домендерінің I және II аймақтары үш спиральді орамалық құрылымды құру үшін бірігуі мүмкін деп болжанады.
Ламинин B
Ламинин В домені (сонымен қатар IV домен деп аталады) – функциясы белгісіз клеткадан тыс модуль. Ол гепаран сульфат протеогликаны (базалық мембранадан), Caenorhabditis elegans-тан табылған ламининге ұқсас белок және ламинин сияқты бірнеше әртүрлі белоктарда кездеседі. Ламинин IV домені қысқа ламинин тізбектерінде (альфа-4 немесе бета-3) табылмайды.
Ламининді EGF-қа ұқсас
Глобулярлы домендердің әртүрлі түрлерімен қатар, әрбір ламинин субъединітінің бірінші жартысында шамамен 60 аминқышқылынан тұратын, сегіз сақталған цистеин қамтитын бір-бірінен кейін келетін қайталанулар болады. Бұл доменнің үшіншілік құрылымы N-ұшындағы ЭГФ-қа ұқсас модульдің құрылымына алыстан ұқсас. Ол сондай-ақ "LE" немесе "ламининге ұқсас ЭГФ" домені деп те аталады. Ламининнің әртүрлі түрлерінде ламининге ұқсас доменнің көшірмелерінің саны әртүрлі: 3-ден 22-ге дейін көшірмелер кездеседі. Егешкінің ламинин гамма 1 тізбегінде жетінші LE доменінің нидогенге жоғары сәйкестікпен байланысатын жалғыз домен екені көрсетілді. Байланыс орындары C1-C3 және C5-C6 циклдерінің ішіндегі бетте орналасқан.
Ламинин G
Ламинин глобулярлық (G) домені, сондай-ақ LNS (Ламинин альфа, Нейрексин және Жыныстық гормон байланыстыратын глобулин) домені деп те аталады, орташа есеппен 177 аминқышқылынан тұрады және әртүрлі ламинин отбасы мүшелерінде, сондай-ақ көптеген басқа клеткадан тыс белоктарда бірден алтыға дейін көшірмеде кездеседі. Мысалы, барлық ламинин альфа тізбектерінде бес ламинин G домені бар, барлық коллаген отбасы белоктарында бір ламинин G домені бар, CNTNAP белоктарында төрт ламинин G домені бар, ал нейрексин 1 және 2-де әрқайсысында алты ламинин G домені бар. Орташа есеппен, ламинин G доменін қамтитын ақуыздардың шамамен ширегі осы ламинин G домендерімен алынады. Ең кішкентай ламинин G домені коллаген ақуыздарының бірінде (COL24A1; 77 АҚ) және ең үлкен домені TSPEAR (219 АҚ) құрамында табылады. Ламинин G домендерінің нақты функциясы әлі анықталмаған, ал әртүрлі ламинин G модульдеріне әртүрлі байланыстыру функциялары жатқызылады. Мысалы, ламинин альфа-1 және альфа-2 тізбектерінің әрқайсысында C-терминальді ламинин G домендері бар, олардың ішінде тек LG4 және LG5 домендері гепарин, сульфатидтер және жасуша бетіндегі рецептор дистрогликан үшін байланысу орындарын қамтиды. Ламинин G құрамындағы ақуыздар жасушалардың жабысуында, сигнал беруде, қозғалыста, құрастырылуында және дифференциациясында әртүрлі рөлдер атқарады.
Ламининнің N-терминалы
Негізгі мембрананың құрастырылуы – ламининдердің N-терминалды домендері (LN немесе VI домен) арқылы полимерлену және G домендері арқылы жасуша бетіне бекітілу процесінің өзара әрекеттесуі. Нетриндер де гетеротиптік LN домендік өзара әрекеттесу арқылы осы желіге қосыла алады. Ламининнің N-терминалды домені ламинин мен нетрин кішібірліктерінің барлығында кездеседі, ламининнің альфа 3A, альфа 4 және гамма 2 кішібірліктерін қоспағанда.