Введение
Контактная клеточная сигнализация
В биологии, юкстракриновая сигнализация (или контактно-зависимая сигнализация) – это тип клеточной или клеточно-внеклеточной матриксной сигнализации в многоклеточных организмах, требующий тесного контакта. При этом типе сигнализации лиганд на одной поверхности связывается с рецептором на другой соседней поверхности. Таким образом, это отличается от высвобождения сигнальной молекулы путем диффузии в межклеточное пространство, использования каналов дальней передачи сигнала, таких как мембранные нанотрубки и цитонемы (аналогичные "мостам"), или использования внеклеточных везикул, таких как экзосомы или микровезикулы (аналогичные "лодочкам"). Существуют три типа юкстракриновой сигнализации: взаимодействие мембранного лиганда (белка, олигосахарида, липида) и мембранного белка двух соседних клеток; коммуникационный переход, соединяющий внутриклеточные компартменты двух соседних клеток и обеспечивающий транспорт относительно небольших молекул; взаимодействие гликопротеина внеклеточного матрикса и мембранного белка. Кроме того, у одноклеточных организмов, таких как бактерии, юкстракриновая сигнализация относится к взаимодействиям посредством мембранного контакта. Юкстракриновая сигнализация наблюдалась для некоторых факторов роста, клеточных сигналов цитокинов и хемокинов, играющих важную роль в иммунном ответе. Она играет критическую роль в развитии, особенно в функционировании сердечно-сосудистой и нервной систем. Другие типы клеточной сигнализации включают паракринную и аутокринную сигнализацию. Паракринная сигнализация происходит на коротких расстояниях, в то время как аутокринная сигнализация подразумевает реакцию клетки на собственные паракринные факторы. Термин "юкстракриновая" был впервые предложен Анклесарией и соавторами (1990) для описания возможного способа передачи сигнала между TGF-альфа и EGFR.
A membrane bound ligand (protein, oligosaccharide, lipid) and a membrane protein of two adjacent cells interact. A communicating junction links the intracellular compartments of two adjacent cells, allowing transit of relatively small molecules. An extracellular matrix glycoprotein and a membrane protein interact. Additionally, in unicellular organisms such as bacteria, juxtracrine signaling refers to interactions by membrane contact. Juxtracrine signaling has been observed for some growth factors, cytokine and chemokine cellular signals, playing an important role in the immune response. It has a critical role in development, particularly of cardiac and neural function. Other types of cell signaling include paracrine signalling and autocrine signalling. Paracrine signaling occurs over short distances, while autocrine signaling involves a cell responding to its own paracrine factors. The term "juxtracrine" was originally introduced by Anklesaria et al. (1990) to describe a possible way of signal transduction between TGF alpha and EGFR.
Сигнализация клеток
При этом типе сигнализации специфические мембранно-связанные лиганды связываются с мембраной клетки. Клетка с соответствующим клеточным поверхностным рецептором или молекулой клеточной адгезии может связываться с ней. Некоторые из клеточных сигнальных путей, участвующих в межклеточной коммуникации, включают: Notch Delta, FGF, Wnt, EGF, TGF beta, Hedgehog, Hippo, Jun kinase, Nf kB и рецептор ретиноевой кислоты. Из всех этих путей, юкстакриновая сигнализация наиболее активно использует Notch и Hippo, поскольку они обеспечивают более прямой контакт между клетками. В сигнальном пути Notch у позвоночных и дрозофилы, принимающая клетка получает сигнал не превращаться в нейрон за счет связывания Delta и Notch. В глазу позвоночных регуляция того, какие клетки становятся оптическими нейронами, а какие – глиальными, осуществляется Notch и его лигандами. Некоторые клетки, такие как эфрин Eph, способны общаться только посредством юкстакриновой сигнализации. Эф-лиганды могут активировать рецепторы только при связывании с мембраной, поскольку для связывания рецептора с лигандом Eph необходима высокая плотность последнего. Эфрин Eph используется для наведения аксонов, ангиогенеза, а также миграции эпителиальных и нейронных клеток. Межклеточные соединения (gap junctions) состоят из коннексинов у позвоночных и иннексинов у беспозвоночных. Электрические синапсы – это электрически проводящие межклеточные соединения между нейронами. Межклеточные соединения критически важны для сердечных миоцитов; у мышей и людей с дефицитом определенного белка межклеточных соединений наблюдаются серьезные дефекты развития сердца. Плазмодесмы в растениях представляют собой цитоплазматические нити, проходящие через клеточные стенки и обеспечивающие связь с соседними клетками. Плазмодесмы обладают высокой динамичностью как в отношении структурных модификаций, так и биогенеза. Они способны организовывать клетки в домены, служа основными единицами развития растений, а также опосредовать внутриклеточное перемещение различных белков и нуклеиновых кислот.
Сигнализация клеточной и внеклеточной матриц
Внеклеточный матрикс состоит из гликопротеинов (белков и мукополисахаридов (гликозаминогликанов)), производимых клетками организма. Они секретируются не только для формирования поддерживающей структуры, но и для предоставления важной информации об окружающей среде соседним клеткам. Фактически, клетки могут взаимодействовать друг с другом посредством контакта с молекулами внеклеточного матрикса, и это можно рассматривать как косвенную клеточную коммуникацию. Клеточная дифференциация подразумевает изменение клеткой своего фенотипического или функционального типа.