Кіріспе

Жасуша биологиясында ошақтық адгезиялар (сондай-ақ жасуша-матрицалық адгезиялар немесе FА) – жасушадан тыс матрица (ECM) мен өзара әрекеттесетін жасуша арасында механикалық күш пен реттеуші сигналдардың берілуін қамтамасыз ететін ірі макромолекулалық құрылымдар. Нақтырақ айтқанда, ошақтық адгезиялар – ECM адгезиясына жауап ретінде жасушаның реттеуші әсерлерін (яғни, сигнал беру процестерін) жүзеге асыратын субклеткалық құрылымдар. Ошақтық адгезиялар ECM-ге механикалық байланыс ретінде және интегралиндердің байланысуы мен кластерлену орындарында көптеген сигналдық ақуыздарды шоғырландырып, бағыттау үшін биохимиялық сигнал беру орталығы ретінде қызмет етеді.

Құрылымы мен қызметі

Фокалды адгезиялар – интегралды, көпбелгілі құрылымдар, олар көптеген жасуша түрлерінде жасушаішілік актин шоғырлары мен жасуша сыртындағы субстрат арасында механикалық байланыстар құрайды. Фокалды адгезиялар – бұл үлкен, динамикалық белок кешендері, олар арқылы жасушаның цитоскелеті ЭКМ-мен байланысады. Олар жасушаның нақты анықталған аймақтарымен шектеледі, онда плазмалық мембрана ЭКМ субстратына 15 нм-ге дейін жақындайды. Фокалды адгезиялар тұрақты түрде өзгеріп отырады: белоктар олармен үнемі байланысып, ажырасып отырады, себебі сигналдар жасушаның басқа бөліктеріне беріледі, бұл жасушаның қозғалу қабілетінен бастап жасуша цикліне дейін әртүрлі процестерге қатысты. Фокалды адгезиялар 100-ден астам әртүрлі белокты қамти алады, бұл олардың кең функционалдық әртүрлілігін көрсетеді. Олар жасушаны бекітумен ғана шектеліп қоймай, сигнал тасымалдаушы (сенсор) ретінде де қызмет етеді, жасушаға ЭКМ жағдайы туралы хабар береді және осылайша олардың мінез-құлқына әсер етеді. Қозғалмайтын жасушаларда фокалды адгезиялар қалыпты жағдайда тұрақты болады, ал қозғалатын жасушаларда олардың тұрақтылығы төмендейді: себебі қозғалмалы жасушаларда фокалды адгезиялар үнемі құрастырылып, ыдырайды, өйткені жасуша алдыңғы жиегінде жаңа байланыстар орнатылып, артқы жиегінде ескі байланыстар үзіледі. Олардың маңызды рөлінің бір мысалы иммундық жүйеде көрінеді, онда ақ қан жасушалары жасушалық сигналдарға жауап ретінде зақымдалған биологиялық тіндерге қарай жалғаушы эндотелий бойымен қозғалады.

Морфология

Фокальды адгезиялар мен жасушадан тыс матрицаның ақуыздары арасындағы байланыс көбінесе интегралдар арқылы жүзеге асырылады. Интегралдар жасушадан тыс ақуыздарға қысқа аминоқышқыл тізбектері арқылы, мысалы, RGD мотиві (фибронектин, ламинин немесе витронектин сияқты ақуыздарда кездеседі) немесе коллагенде кездесетін DGEA және GFOGER мотивтері арқылы байланысады. Интегралдар – бір бета және бір альфа-бөлімшеден тұратын гетеродимерлер. Бұл бөлімшелер әртүрлі нысандарда кездеседі, олардың сәйкес лигандалары осы рецепторларды төрт топқа бөледі: RGD рецепторлары, ламинин рецепторлары, лейкоциттерге тән рецепторлар және коллаген рецепторлары. Жасуша ішінде интегралдың жасуша ішіндегі домені цитоскелетке талин, α-актинин, филамин, винкулин және тензин сияқты адаптерлік ақуыздар арқылы байланысады. Көптеген басқа жасушаішілік сигналдық ақуыздар, мысалы, фокальды адгезия киназасы, осы интеграл адаптерлік ақуыз – цитоскелет кешенімен байланысып, онымен әрекеттеседі, және бұл фокальды адгезияның негізін құрайды.

Көшіп-қонушы жасушалардағы жабысу динамикасы

Клеткалардың қозғалысында фокустық жабысулардың динамикалық құрастырылуы және ыдырауы орталық рөл атқарады. Клеткалардың қозғалысы кезінде фокустық жабысудың құрамы да, морфологиясы да өзгереді. Алғашқыда, жасушаның алдыңғы шетіндегі ламеллиподияларда кішкентай (0,25 мкм2) фокустық адгезиялар – фокустық кешендер (ФК) пайда болады: олар интеграндардан және талин, паксилин және тензин сияқты кейбір адаптерлік ақуыздардан тұрады. Көптеген фокустық кешендер жетілмейді және ламеллиподиялар кері тартылғанда ыдырайды. Дегенмен, кейбір фокустық кешендер үлкен және тұрақты фокустық адгезияларға айналып, зиксин сияқты көптеген ақуыздарды тартады. Компоненттердің фокустық жабысуға қосылуы реттелген, сатылап жүзеге асады. Орнына келгеннен кейін, фокустық жабысу экстрацеллюлярлық матрицаға қатысты қозғалмайды және жасуша оны ECM-ге итеріліп немесе тартылып қозғалуға мүмкіндік беретін тірек ретінде пайдаланады. Клетка таңдаған жолымен ілгерілеген сайын, нақты фокустық жабысу клетканың артқы шетіне жақындай береді. Клетканың артқы шетінде фокустық жабысуды ыдырату қажет. Бұл механизм әлі толыққанды түсініксіз және жасушаның жағдайына байланысты әртүрлі жолдармен басталуы мүмкін. Мүмкін, кальцийге тәуелді протеаза кальпаин қатысады: кальпаинды тежеу фокустық адгезияның ЭКМ-нен бөлінуін тежеуге әкелетіні көрсетілген. Фокустық жабысу компоненттері белгілі кальпаин субстраттарының қатарына жатады және кальпаин осы компоненттерді ыдыратып, фокустық жабысудың ыдырауына көмектесуі мүмкін.

Актиннің ретроградты ағыны

Жаңа пайда болған фокустық жабысулар ретроградтық актин ағыны процесіне өте тәуелді. Бұл – қозғалатын жасушадағы құбылыс, онда актин талшықтары алдыңғы шетінде полимерленіп, жасуша денесіне қарай ағып келеді. Бұл қозғалу үшін қажетті тартылу күшінің көзі; фокустық жабысу ЭКМ-ге бекіген кезде молекулалық кездейсоқ ретінде әрекет етеді және актиннің кері қозғалысын тоқтатады, осылайша жасушаның алға жылжуы үшін қажетті жабысу орнында тарту (тартылу) күшін жасайды. Бұл тартылыс күшін тартылыс күші микроскопиясы арқылы көруге болады. Актиннің кері ағынын түсіндіру үшін жиі қолданылатын метафора – көптеген адамдардың өзенмен ағызылуы. Олар ағып бара жатқанда, жағадағы тастар мен бұтақтарға ілініп, ағыстарын тоқтатады. Осылайша, олар ілініп тұрған тасқа немесе бұтаққа тартылу күші туындайды. Бұл күштер фокустық жабысулардың сәтті құралуы, өсуі және жетілуі үшін қажет.

Табиғи биомеханикалық сенсор

Клеткадан тыс механикалық күштер, фокалды жабысулар арқылы жүзеге асырылатын, Src-киназаны белсендіріп, жабысулардың өсуін күшейте алады. Бұл фокалды жабысулардың механикалық сенсорлар ретінде жұмыс істеуі мүмкін екенін көрсетеді және миозин талшықтары тудыратын күш фокалды кешендердің қалыпқа келуіне үлес қосуы мүмкін деген жорамалға негіз береді. Бұл факті миозин тудыратын күштерді тежеудің фокалды жабысу ақуыздарының алмасу кинетикасын өзгертіп, фокалды жабысулардың жай бөлшектенуіне алып келетінімен қосымша расталады. Дегенмен, фокалды жабысуларға түсетін күштер мен олардың құрамының қалыпқа келуі арасындағы байланыс әлі де толыққанды анықталған жоқ. Мысалы, миозин активтілігін немесе стресс-талшықтардың құралуын тежеу арқылы фокалды жабысудың қалыпқа келуіне кедеріс келтіру, фокалды жабысулардың қолдайтын күштерін тоқтатуға немесе жасушалардың қозғалуына тосқауыл қоймайды. Осылайша, фокалды жабысу арқылы күштің таралуы барлық уақытта және күш деңгейлерінде жасушалармен тікелей сезілмеуі мүмкін. Олардың механосезінудегі рөлі дуротаксис үшін маңызды.