細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞連接與細(xì)胞黏附提綱

1、第十章 細(xì)胞連接與細(xì)胞黏附封閉連接細(xì)胞連接 錨定連接通訊連接一 封閉連接（緊密連接）分布于 各種上皮細(xì)胞，如 消化道上皮、膀胱上皮、睪丸曲細(xì)精管生精上皮的支持細(xì)胞基部、腺體的上皮細(xì)胞 管腔面的頂端側(cè)面區(qū)域、腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞之間 等跨膜蛋白顆粒形成的 封閉索，交錯(cuò)形成網(wǎng)狀，環(huán)繞每個(gè)上皮細(xì)胞的頂部，連接相鄰細(xì)胞，封閉細(xì)胞間隙，防止小分子 從細(xì)胞一側(cè) 經(jīng)過細(xì)胞間隙 進(jìn)入另一側(cè)穿膜蛋白 閉合蛋白o(hù)ccludin 45kD的四次穿膜蛋白 C端與N端 均伸向細(xì)胞質(zhì) 封閉蛋白claudin 20-27kD的四次穿膜蛋白 C端與N端 均伸向細(xì)胞質(zhì)胞質(zhì)外周蛋白 PDZ蛋白、ZO家族。緊密連接的兩個(gè)主要功能：1

2、封閉上皮細(xì)胞的間隙，形成與外界隔離的封閉帶，防止細(xì)胞外物質(zhì) 無選擇地通過細(xì)胞間隙進(jìn)入組織，或從組織回流入腔中，保持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定 。 如：血腦屏障blood-brain barrier、血睪屏障blood-testis barrier保護(hù)器官免受異物傷害2形成上皮細(xì)胞質(zhì)膜蛋白 與膜脂分子側(cè)向擴(kuò)散的屏障，維持上皮細(xì)胞的極性。如緊密連接限制膜蛋白、膜脂分子流動(dòng)性， 保證在小腸上皮內(nèi)胞質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)的方向性，還將上皮細(xì)胞聯(lián)合成一個(gè)整體二 錨定連接由細(xì)胞骨架纖維參與，存在于相互接觸的細(xì)胞間或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間的細(xì)胞連接；主要作用是 形成能夠抵抗機(jī)械張力的牢固粘合；廣泛分布于動(dòng)物各種組織中，特別是 上皮

3、、心肌和子宮頸等需要承受機(jī)械壓力的組織 細(xì)胞與細(xì)胞間的黏著連接黏著帶 adhesion belt黏著連接 adhering junction 細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的黏合連接黏著斑 與肌動(dòng)蛋白纖維 相連的錨定連接 adhesion plaque橋粒連接 desmosome junction 細(xì)胞與細(xì)胞間的連接 橋粒desmosome 與中間纖維 相連的錨定連接 細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的連接 半橋粒hemidesmosome細(xì)胞內(nèi)錨定蛋白 intracellular anchor proteins：在細(xì)胞膜的胞質(zhì)面形成一個(gè)突出的斑，并將連接復(fù)合體與肌動(dòng)蛋白纖維/中間纖維相連 穿膜黏著蛋白 transme

4、mbrane adhension proteins：其胞質(zhì)區(qū)域連接細(xì)胞內(nèi)錨定蛋白，其細(xì)胞外區(qū)域與細(xì)胞外基質(zhì)蛋白或相鄰細(xì)胞特異的穿膜黏著蛋白（一） 黏著連接是由肌動(dòng)蛋白絲參與的錨定連接1黏著帶 位于上皮細(xì)胞 緊密連接的下方，是相鄰細(xì)胞之間形成的一個(gè) 連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)參與形成 黏著帶 的穿膜黏著蛋白 稱：鈣黏著蛋白 cadherin，是Ca2+依賴性細(xì)胞黏附分子胞內(nèi) 錨定蛋白： 、聯(lián)蛋白(catenins)， -輔肌動(dòng)蛋白(actinin)、黏著斑蛋白(vinculin)等，錨定 肌動(dòng)蛋白絲作用 1在維持 細(xì)胞形態(tài)和組織器官完整性 2為上皮細(xì)胞、心肌細(xì)胞 提供了抵抗機(jī)械張力的 牢固黏合2 黏著斑 位

5、于上皮細(xì)胞基底部，是細(xì)胞通過局部黏附與 細(xì)胞外基質(zhì)之間形成的 黏合連接參與黏著斑 連接的 穿膜黏著蛋白 是整聯(lián)蛋白integrin，也稱 整合素；其胞外部分與 細(xì)胞外基質(zhì)(纖連蛋白、膠原) 相連，胞內(nèi)部分通過 錨定蛋白 與肌動(dòng)蛋白絲 相連黏著斑部位的錨定蛋白有：踝蛋白talin、 -輔肌動(dòng)蛋白、細(xì)絲蛋白filamin、紐蛋白vinculin 等黏著斑 在肌細(xì)胞、肌腱(主要是 膠原) 形成的連接中 很常見體外培養(yǎng)細(xì)胞 常通過 黏著斑 附著于 培養(yǎng)皿表面，黏著斑的形成、解離 對(duì)細(xì)胞的 鋪展和遷移 有重要意義（二）橋粒連接是由中間纖維介導(dǎo)的錨定連接橋粒連接 廣泛分布于 承受強(qiáng)拉力的組織中，如 皮膚、

6、心肌、消化道、膀胱、子宮、陰道等處的上皮細(xì)胞之間；根據(jù)分布位置，分為：橋粒、半橋粒 兩種1 橋粒 位于 上皮細(xì)胞 黏著帶下方，是相鄰細(xì)胞接觸點(diǎn)上的一種 類似斑點(diǎn)狀（紐扣）的結(jié)構(gòu) 橋粒斑（中間纖維附著部位）由多種蛋白組成包括 橋粒斑珠蛋白plakoglobin、橋粒斑蛋白desmoplakin 不同組織的細(xì)胞中 附著于橋粒斑的 中間纖維不同胰蛋白酶、膠原酶、透明質(zhì)酸酶、 Ca2+螯合劑，均能破壞 橋粒結(jié)構(gòu)橋粒破壞：自身免疫缺陷病天皰瘡2 半橋粒 上皮細(xì)胞 與基膜 之間的連接裝置，結(jié)構(gòu)僅為 橋粒的一半 半橋粒的胞質(zhì)斑 由網(wǎng)蛋白plectin組成，與胞內(nèi)中間纖維相連；半橋粒的跨膜黏著蛋白是 整聯(lián)蛋白

7、integrin、穿膜蛋白BP180，與基底膜中的 層粘連蛋白 結(jié)合，從而將細(xì)胞與基底膜牢固錨定在一起 主要功能：把上皮細(xì)胞 與其下方的 基底膜連在一起，防止機(jī)械力造成的上皮組織剝離半橋粒破壞：大泡性類天皰瘡；層粘連蛋白、整聯(lián)蛋白6或4基因突變，均引起 大泡性表皮松懈癥，癥狀類似前者三 通訊連接通訊連接communicating junction：進(jìn)行細(xì)胞間的 電信號(hào)、化學(xué)信號(hào)的通訊聯(lián)系，從而完成群體細(xì)胞間的合作與協(xié)調(diào)動(dòng)物組織中 有兩種通訊連接：間隙連接 gap junction、化學(xué)突觸chemical synapse(一) 間隙連接是動(dòng)物組織中普遍存在的一種細(xì)胞連接方式除骨骼肌細(xì)胞及血細(xì)胞

8、外，幾乎所有的動(dòng)物組織細(xì)胞都利用間隙連接進(jìn)行通訊連接間隙連接的基本結(jié)構(gòu)單位是 連接子connexon，長(zhǎng)7.5nm，外徑6nm，由6個(gè)相同或相似的 跨膜蛋白連接子蛋白connexin（都有4個(gè)保守的a螺旋穿膜區(qū)） 環(huán)繞而成，中央是1.52nm的親水性通道一個(gè)連接子 可以由不同連接子蛋白構(gòu)成異源連接子；也可由相同連接子蛋白構(gòu)成同源連接子不同連接子蛋白 構(gòu)成的連接子，在通透性、導(dǎo)電率、可調(diào)節(jié)性方面是不同的，其分布具有組織細(xì)胞特異性重要功能是：加強(qiáng)相鄰細(xì)胞的機(jī)械連接 介導(dǎo)細(xì)胞間通訊間隙連接的通訊方式 代謝藕聯(lián)metabolic coupling 電藕聯(lián)electric coupling1 代謝耦聯(lián)

9、通過連接子形成親水性通道，允許如 無機(jī)離子、葡萄糖、氨基酸、核苷酸、維生素、cAMP等 從一個(gè)細(xì)胞迅速進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞內(nèi)，使代謝產(chǎn)物迅速平均分配到相鄰細(xì)胞中，在胚胎發(fā)育早期特別重要 間隙連接的通透性是 可以調(diào)節(jié)的，降低pH，或升高Ca2+離子濃度，均可降低 間隙連接的通透性（細(xì)胞受損時(shí)， Ca2+大量進(jìn)入細(xì)胞，導(dǎo)致間隙連接關(guān)閉，以免周圍細(xì)胞受到傷害；腫瘤細(xì)胞 間隙連接 明顯減少或喪失，失去控制）2 電耦聯(lián) 其連接子 是種 離子通道，帶電的離子 能通過間隙連接 達(dá)到相鄰細(xì)胞在具有 電興奮性 的組織細(xì)胞間，廣泛存在 電耦聯(lián)現(xiàn)象；帶電離子通過連接子，使動(dòng)作電位 從一個(gè)細(xì)胞擴(kuò)散到另一個(gè)細(xì)胞，速度快而準(zhǔn)確

10、（二）突觸主要存在于神經(jīng)細(xì)胞之間和神經(jīng)細(xì)胞與肌細(xì)胞的接觸部位突觸 電突觸 細(xì)胞間形成間隙連接 速度快而準(zhǔn)確 化學(xué)突觸 化學(xué)突觸 主要存在于 神經(jīng)細(xì)胞之間、神經(jīng)細(xì)胞與肌細(xì)胞之間的接觸部位，突觸間隙20nm寬，傳遞 神經(jīng)遞質(zhì)，引起突觸后膜動(dòng)作電位，速度不及電突觸。 鈣黏著蛋白Cadherin細(xì)胞黏附分子 選擇素Selectin 免疫球蛋白超家族Ig-superfamily, Ig-SF 整聯(lián)蛋白家族integrin細(xì)胞黏附分子可分為三部分：較長(zhǎng)胞外區(qū)，其N-端帶有糖鏈，是與配體識(shí)別部位；跨膜區(qū)，多為一次性跨膜蛋白； 胞質(zhì)區(qū)，肽鏈的C-端，一般較小，可與質(zhì)膜下的細(xì)胞骨架成分 或 胞內(nèi)的 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子

11、 結(jié)合，從而 介導(dǎo)黏附細(xì)胞黏附分子通過三種方式介導(dǎo)細(xì)胞識(shí)別與黏著： 同親型結(jié)合homophilic binding，相鄰細(xì)胞表面的 同種黏附分子間的識(shí)別與黏著；如鈣黏著蛋白主要以這種方式介導(dǎo)細(xì)胞黏附 異親型結(jié)合hetrophilic binding，不同種黏附分子間的識(shí)別與黏著，選擇素和整聯(lián)蛋白 主要靠這種方式 介導(dǎo)細(xì)胞黏附； 連接分子依賴性結(jié)合linker-dependent binding，相鄰細(xì)胞的黏附分子通過 連接分子介導(dǎo)，才能相互識(shí)別與黏著一 鈣黏著蛋白家族一類依賴于Ca2+的 同親型 細(xì)胞黏附 分子，在胚胎發(fā)育中的 細(xì)胞識(shí)別、遷移、分化，以及組織器官 構(gòu)筑中 起重要作用典型鈣黏著蛋

12、白 上皮組織的E-鈣粘素epithelial cadherin神經(jīng)組織的N-鈣粘素胎盤(乳腺、表皮)P-鈣粘素 （細(xì)胞黏著、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)）血管內(nèi)皮細(xì)胞VE-鈣粘素 等非典型鈣黏著蛋白 橋粒中的 介導(dǎo)細(xì)胞黏著1 鈣黏著蛋白分子結(jié)構(gòu)鈣離子對(duì)鈣黏著蛋白的影響單次跨膜糖蛋白 在質(zhì)膜中常以同源二聚體形式存在鈣粘素的胞外區(qū) 約110氨基酸殘基，常折疊成5個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)域，Ca2+結(jié)合在重復(fù)結(jié)構(gòu)之間，將胞外區(qū)鎖定在一起，形成棒狀結(jié)構(gòu)，賦予鈣粘素分子以強(qiáng)度結(jié)合Ca2+越多，鈣粘素剛性越強(qiáng)；去除Ca2+，胞外區(qū)便變得松軟，易被蛋白酶水解2 鈣黏著蛋白的功能 介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞之間的同親性細(xì)胞在個(gè)體發(fā)育中 影響細(xì)胞分化參與細(xì)

13、胞之間穩(wěn)定的特化連接結(jié)構(gòu)3 鈣黏著蛋白與疾病鈣粘素功能的 喪失，使惡性腫瘤 容易擴(kuò)散；缺失E-鈣粘素 可導(dǎo)致 上皮腫瘤的發(fā)生； E-鈣粘素 表達(dá)越多，細(xì)胞轉(zhuǎn)移越少；升高惡性腫瘤細(xì)胞中 鈣粘素的表達(dá)，有利于抑制腫瘤二 選擇素依賴于Ca2+的 異親性 細(xì)胞黏附分子主要介導(dǎo) 白細(xì)胞與 血管內(nèi)皮細(xì)胞 或血小板 的識(shí)別和暫時(shí)性黏附，幫助 白細(xì)胞、血小板 進(jìn)入炎癥部位L-選擇素(L-selectin)：最早在淋巴細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)，在各種白細(xì)胞上都表達(dá)P-選擇素(P-selectin)：存在于血小板和內(nèi)皮細(xì)胞E-選擇素(E-selectin)：存在于活化的內(nèi)皮細(xì)胞中1 選擇素的分子結(jié)構(gòu)單次 跨膜糖蛋白 其胞外區(qū)

14、由三個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)域 組成：N-末端的C型凝集素(C lectin) 結(jié)構(gòu)域 識(shí)別特異糖基，參與細(xì)胞間選擇性黏附的 重要活性部位表皮生長(zhǎng)因子(EGF)樣 結(jié)構(gòu)域補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白（CCP）同源結(jié)構(gòu)域3種選擇素 均可識(shí)別一類 特定的糖基， Ca2+參與該識(shí)別黏附過程表皮生長(zhǎng)因子結(jié)構(gòu)域、補(bǔ)體結(jié)合蛋白結(jié)構(gòu)域，具有加強(qiáng)分子間黏附 以及參與補(bǔ)體系統(tǒng) 調(diào)節(jié)等 作用胞內(nèi)區(qū) 可通過錨定蛋白與細(xì)胞內(nèi)微絲結(jié)合2 選擇素的功能主要功能是 參與白細(xì)胞 與血管內(nèi)皮細(xì)胞或血小板的 識(shí)別與黏附，幫助白細(xì)胞進(jìn)入炎癥部位白細(xì)胞在炎癥部位的血管中 黏附、分離、再黏附、再分離，呈現(xiàn)滾動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)隨后激活了自身的整聯(lián)蛋白，由整聯(lián)蛋白介導(dǎo) 白細(xì)胞

15、與血管內(nèi)皮的緊密結(jié)合，使白細(xì)胞 經(jīng)內(nèi)皮細(xì)胞間隙 遷移至組織三 免疫球蛋白超家族分子結(jié)構(gòu)中 含有類似 免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域、不依賴Ca2+的 細(xì)胞黏附分子有的介導(dǎo) 同親型 細(xì)胞黏著，如 各種神經(jīng)細(xì)胞黏附分子 neural cell adhesion molecule, N-CAM，及血小板-內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子PE-CAM有的介導(dǎo) 異親型 細(xì)胞黏著，如 細(xì)胞間粘附分子 I-CAM、血管細(xì)胞粘附分子 V-CAM 等大多IgSF 介導(dǎo)淋巴細(xì)胞和 免疫應(yīng)答細(xì)胞之間的 特異的相互作用一些IgSF成員，如 N-CAM 介導(dǎo) 非免疫細(xì)胞的黏著1 Ig-SF黏附分子的功能所有N-CAM的胞外區(qū) 都有5個(gè)Ig樣 結(jié)構(gòu)域

16、,通過 同親型黏著機(jī)制 與相鄰細(xì)胞同類分子結(jié)合黏附載一起，與神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育、軸突的生長(zhǎng)和再生、突觸的形成關(guān)系密切N-CAM的基因缺陷 可引起智力發(fā)育遲緩和其他神經(jīng)系統(tǒng)病變一些Ig-SF成員 通過異親型細(xì)胞黏附機(jī)制 參與細(xì)胞黏附2 Ig-SF黏附分子與醫(yī)學(xué)神經(jīng)細(xì)胞黏附分子L1(N-CAM-L1) 主要在神經(jīng)細(xì)胞表達(dá)，與神經(jīng)元之間的黏附及相互作用有關(guān)I-CAM、V-CAM、PE-CAM 在免疫排斥反應(yīng)中 具有重要作用；如 I-CAM介導(dǎo) 腫瘤細(xì)胞與白細(xì)胞的黏附，腫瘤細(xì)胞I-CAM表達(dá)降低 可能與腫瘤細(xì)胞 逃逸免疫監(jiān)視 有關(guān) 四 整聯(lián)蛋白家族（整合素）一類普遍存在于脊椎動(dòng)物細(xì)胞表面，依賴Ca2+或M

17、g2+的異親型細(xì)胞粘附分子，介導(dǎo) 細(xì)胞-細(xì)胞 或 細(xì)胞-細(xì)胞外基質(zhì)的相互識(shí)別和黏附，具有聯(lián)系細(xì)胞內(nèi)（細(xì)胞骨架）外的功能1 整聯(lián)蛋白是由和兩個(gè)亞基形成的異二聚體跨膜蛋白亞基 和亞基 均由 胞外區(qū)、跨膜區(qū)、胞內(nèi)區(qū) 三個(gè)部分組成； 其胞外區(qū)的 頭部區(qū) 與配體結(jié)合胞內(nèi)區(qū) 很短，只含有 3050個(gè)氨基酸，可通過與 胞內(nèi)的一些 連接蛋白(踝蛋白、輔肌動(dòng)蛋白、Filamin、紐蛋白) 與細(xì)胞內(nèi)的 肌動(dòng)蛋白絲等 骨架成分 相互作用胞外區(qū)可與 纖粘連蛋白、層粘連蛋白、膠原等 含有Arg-Gly-Asp (RGD) 三肽序列的細(xì)胞外基質(zhì)成分 結(jié)合，介導(dǎo)細(xì)胞與 細(xì)胞外基質(zhì)的黏著，如 黏著斑、半橋粒。不同細(xì)胞 表達(dá)的整聯(lián)蛋白 在組成上 不盡相同；一種整聯(lián)蛋白 可以結(jié)合 多種配體，一種配體 也可結(jié)合 多種整聯(lián)蛋白2.整聯(lián)蛋白的功能介導(dǎo)細(xì)胞間相互作用介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的相互作用整聯(lián)蛋白在信號(hào)傳遞中發(fā)揮重要作用，整聯(lián)蛋白參與的信號(hào)傳遞方向有“由內(nèi)向外”及“由外向內(nèi)”兩種形式3.整聯(lián)蛋白與醫(yī)學(xué)整聯(lián)蛋白的胞外區(qū) 識(shí)別結(jié)合 RGD 三肽序列，人工合成肽的RGD序列 能競(jìng)爭(zhēng)性 阻斷細(xì)胞與纖連蛋白的結(jié)合半數(shù)的整聯(lián)蛋白 含有結(jié)合RGD的 結(jié)構(gòu)域，而RGD序列的發(fā)現(xiàn)，開辟了 以受體-配體 相互作用為基礎(chǔ)的 新的基本治療手段藥廠設(shè)計(jì)出“非肽類抗凝血藥物” Aggrastat 等，類似R