分子細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)課件：Chapter21- 細(xì)胞連接

1、FigureA summary of the junctional and nonjunctional adhesive mechanisms used by animal cells in binding to one another and to the extracellular matrix.The junctional mechanisms are shown in epithelial cells, while the nonjunctional mechanisms are shown in nonepithelial cells. A junctional interactio

2、n is operationally defined as one that can be seen as a specialized region of contact by conventional and/or freeze-fracture electron microscopy. Note that the integrins and cadherins are involved in both nonjunctional and junctional cell-cell (cadherins) and cell-matrix (integrins) contacts. The ca

3、dherins generally mediate homophilic interactions, whereas the integrins mediate heterophilic interactions. Both the cadherins and integrins act as transmembrane linkers and depend on extracellular divalent cations to function; for this reason, most cell-cell and cell-matrix contacts are divalent-ca

4、tion-dependent. The selectins and integrins can also act as heterophilic cell-cell adhesion molecules: the selectins bind to carbohydrate, while the cell-binding integrins bind to members of the immunoglobulin superfamily. The integrins and integral membrane proteoglycans that mediate nonjunctional

5、adhesion to the extracellular matrix are discussed later. 粘附分子在細(xì)胞與細(xì)胞之間、細(xì)胞與胞外基質(zhì)之間介導(dǎo)粘附具有黏合作用的細(xì)胞膜整合蛋白四大家族 鈣黏蛋白（Cadherins） 選擇蛋白（Selectin）免疫球蛋白超家族（Ig-Superfamily，IgSF） 了解最多的是N-CAM（nerve cell adhesion molecules）整聯(lián)蛋白（Integrin） 選擇蛋白 鈣黏蛋白 免疫球蛋白超家族是N-CAM 細(xì)胞外基質(zhì)中的纖連蛋白或?qū)舆B蛋白都具有RGD（Arg-Gly-Asp）序列，與細(xì)胞膜上的整聯(lián)蛋白結(jié)合。整聯(lián)蛋白

6、(integrin) 是細(xì)胞膜上的一類(lèi)整合蛋白家族，由、亞基組成異二聚體，（目前已發(fā)現(xiàn)24種亞基和9中亞基），起受體作用，介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的粘附。整聯(lián)蛋白的作用 細(xì)胞內(nèi)外結(jié)構(gòu)和通訊的橋梁 整聯(lián)蛋白在胞內(nèi)連接骨架蛋白，胞外連接胞外基質(zhì)，使細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)黏附。 信號(hào)傳遞整聯(lián)蛋白一旦與配體結(jié)合，快速與踝蛋白、紐蛋白、輔肌動(dòng)蛋白及肌動(dòng)蛋白骨架聯(lián)系，聚集成黏著斑，招募黏著斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK），使其活化，傳遞信息。 血栓的形成 血栓形成與血小板聚集有關(guān)，含RGD序列的可溶性血液蛋白（如，纖維蛋白原）與血小板的整聯(lián)蛋白b 3相互作用，作為銜接蛋白把血小板聚集在一

7、起。 細(xì)胞分化 造血細(xì)胞表面有41整聯(lián)蛋白，造血細(xì)胞只有與骨髓基質(zhì)細(xì)胞分泌的纖連蛋白結(jié)合才能增殖分化。分化晚期，整聯(lián)蛋白減少，細(xì)胞脫離基質(zhì)進(jìn)入血循環(huán)。 細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和遷移 細(xì)胞前端肌動(dòng)蛋白絲裝配、黏附（依賴(lài)整聯(lián)蛋白），后端肌動(dòng)蛋白絲解聚，黏著斑解體，離開(kāi)基質(zhì) 白細(xì)胞的反應(yīng) 白細(xì)胞表面帶有2亞基的整聯(lián)蛋白，使白細(xì)胞與感染部位的內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)合，離開(kāi)血流，進(jìn)入發(fā)炎部位。intercellular adhesion molecule， ICAM選凝素和整聯(lián)蛋白在細(xì)胞對(duì)炎癥反應(yīng)中的作用第四節(jié) 細(xì)胞連接 細(xì)胞連接(cell junction): 多細(xì)胞生物組織中,細(xì)胞與細(xì)胞間、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間形成的結(jié)構(gòu)關(guān)系，

8、稱(chēng)為細(xì)胞連接。按功能分為三類(lèi)：封閉連接、錨定連接、通訊連接。一、封閉連接（occluding junction） 1.緊密連接（tight junction）：上皮（或表皮）細(xì)胞與四周相鄰細(xì)胞通過(guò)膜上整合蛋白對(duì)合形成密封條索封閉細(xì)胞間隙的連接方式。構(gòu)成緊密連接的三種蛋白 緊密連接的功能：封閉細(xì)胞間隙，阻止某些物質(zhì)從細(xì)胞間隙通過(guò)。 封閉作用的強(qiáng)弱與封閉“焊接線”的疏密有關(guān)。隔離膜上蛋白，限制膜蛋白的自由擴(kuò)散，使其定位于膜上的某一區(qū)域。 2、隔狀連接（septate junction）無(wú)脊椎動(dòng)物組織中的上皮細(xì)胞間的連接結(jié)構(gòu)已研究獲知的作用同緊密連接二、錨定連接（anchoring junction

9、）錨定連接具有兩類(lèi)不同形式: 與肌動(dòng)蛋白絲相連的黏合帶與黏合斑 與中間絲相連的橋粒和半橋粒1、黏合帶(adhesion belt) 相鄰細(xì)胞間有30nm間隙，其間由鈣黏蛋白介導(dǎo)黏合，跨膜的鈣黏蛋白在細(xì)胞內(nèi)通過(guò)附著蛋白與肌動(dòng)蛋白微絲相連，微絲平行質(zhì)膜環(huán)繞呈帶狀。 常位于上皮細(xì)胞頂端，緊密連接下方。黏合帶的結(jié)構(gòu)：a.跨膜鈣粘蛋白(cadherin) 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)10余種， E-鈣黏蛋白(epithelium)， N-鈣黏蛋白， P-鈣黏蛋白(placenta) b.成束微絲 沿質(zhì)膜內(nèi)側(cè)呈連續(xù)帶c.附著蛋白：、-鎖連蛋白，-輔肌動(dòng)蛋白等 黏合帶連接相鄰細(xì)胞，增強(qiáng)組織的機(jī)械牢固性左右兩細(xì)胞中的銜接蛋白不同

10、，表明CAM（cell adhesion molecule）可與不同的銜接蛋白作用2、黏合斑(adhesion plaque) 或稱(chēng)點(diǎn)狀黏合(focal adhesion) 細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的黏合連接 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：肌動(dòng)蛋白束參與附著蛋白為黏著斑蛋白和-輔肌動(dòng)蛋白通過(guò)整聯(lián)蛋白同細(xì)胞外基質(zhì)的纖連蛋白相連黏合斑紐蛋白踝蛋白 纖連蛋白細(xì)胞外基質(zhì)整聯(lián)蛋白腫瘤細(xì)胞合成纖連蛋白少，其整聯(lián)蛋白的細(xì)胞質(zhì)端酪氨酸殘基磷酸化，也影響了talin（踝蛋白）的結(jié)合，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞與粘附力差，易遷移。3. 橋粒（desmosome）： 呈紐扣狀，質(zhì)膜內(nèi)側(cè)有胞質(zhì)斑（由片珠蛋白、橋粒斑蛋白、親斑蛋白等多種蛋白構(gòu)成），許多中

11、間絲與其相連，相鄰兩細(xì)胞的胞質(zhì)斑由跨膜的鈣黏蛋白黏合在一起。 橋粒的完整性依賴(lài)于Ca2+的存在。 中間絲成分依細(xì)胞類(lèi)型不同而不同。22橋粒鈣黏蛋白橋粒功能：堅(jiān)韌的細(xì)胞連接。 橋粒連接的細(xì)胞耐受機(jī)械壓力，使上皮細(xì)胞不因外界張力而分離。皮膚、口腔、食道表皮等易受斯拉和摩擦處橋粒多。橋粒的細(xì)胞粘附蛋白是跨膜的鈣黏蛋白天皰瘡自身免疫性皮膚病 由于患者對(duì)自身的一種或多種橋?？缒さ酿じ降鞍桩a(chǎn)生抗體，結(jié)果破壞橋粒結(jié)構(gòu)，使上皮細(xì)胞錨定連接喪失，組織液通過(guò)細(xì)胞間隙滲漏，導(dǎo)致嚴(yán)重的皮膚水皰。（2）半橋粒（hemidesmosome） 位于上皮基底層細(xì)胞的基底部，加強(qiáng)上皮細(xì)胞與基質(zhì)的關(guān)系，防止細(xì)胞在受力時(shí)與基膜分開(kāi)

12、半橋粒與橋粒的差別跨膜蛋白不是鈣粘蛋白而是整聯(lián)蛋白不是與相鄰細(xì)胞,而是與細(xì)胞外基質(zhì)層連蛋白相連附著蛋白為網(wǎng)蛋白半橋粒Hemidesmosomes29錨定連接的作用三、通訊連接（Communication Junction）1、間隙連接（gap junction） 動(dòng)物組織細(xì)胞間廣泛分布的連接方式 基本結(jié)構(gòu)單位是連接子，每個(gè)間隙連接含數(shù)百個(gè)連接子。 連接子由6個(gè)跨膜蛋白圍成直徑1.5nm的通道，相鄰細(xì)胞質(zhì)膜上的兩個(gè)連接子對(duì)接形成間隙，允許分子量在1000道爾頓以下離子或分子通過(guò)。每個(gè)連接子呈柱狀，柱長(zhǎng)7.5nm, 外徑6nm, 通道孔徑1.5nm。間隙連接的蛋白成分已分離20余種構(gòu)成連接子的蛋白

13、,屬同一蛋白家族。連接子蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)都較保守, 并有相似的抗原性。不同類(lèi)型細(xì)胞表達(dá)不同的連接子蛋白，間隙連接的孔徑與調(diào)控機(jī)制有所不同。間隙連接的通透性調(diào)節(jié)： 膜電位、PH值、Ca2+濃度、外界化學(xué)信號(hào)（如肝細(xì)胞對(duì)胰高血糖素的反應(yīng)）等。間隙連接的主要功能： 代謝偶聯(lián) 允許小分子代謝物和信號(hào)分子通過(guò)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的快速平均分配。協(xié)調(diào)細(xì)胞群體的生物學(xué)功能。 在早期胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化過(guò)程中的作用。 電偶聯(lián) 電偶聯(lián)在神經(jīng)沖動(dòng)傳遞過(guò)程中起重要作用； a電突觸： 神經(jīng)元之間或神經(jīng)元與效應(yīng)細(xì)胞之間的間隙連接完成神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)。 b在具有電興奮性的細(xì)胞構(gòu)成的組織中形成電偶聯(lián)。各種細(xì)胞連接形態(tài)圖胞間連絲（plasm

14、odesmata）胞間連絲具有細(xì)胞通訊作用，允許分子量1000以下物質(zhì)通過(guò)越幼嫩組織胞間連絲允許通過(guò)的物質(zhì)越大植物病毒編碼特殊蛋白可擴(kuò)張胞間連絲的孔徑Figure19-28A summary of the junctional and nonjunctional adhesive mechanisms used by animal cells in binding to one another and to the extracellular matrix.The junctional mechanisms are shown in epithelial cells, while the no

15、njunctional mechanisms are shown in nonepithelial cells. A junctional interaction is operationally defined as one that can be seen as a specialized region of contact by conventional and/or freeze-fracture electron microscopy. Note that the integrins and cadherins are involved in both nonjunctional a

16、nd junctional cell-cell (cadherins) and cell-matrix (integrins) contacts. The cadherins generally mediate homophilic interactions, whereas the integrins mediate heterophilic interactions. Both the cadherins and integrins act as transmembrane linkers and depend on extracellular divalent cations to function; for this reason, most cell-cell and cell-matrix contacts are divalent-cation-dependent. The selectins and integrins can also act as heterophilic cell-cell adhesion molecules: the selectins bind to carbohydrate, while the cell-binding integrins bind to members of