第七章 細胞粘附分子

第六章細胞粘附分子

第一節(jié)細胞外基質(zhì)粘附分子第二節(jié)細胞表面粘附分子

細胞與細胞密切接觸并相互作用,是多細胞生物重要生命現(xiàn)象。

細胞的接觸和相互作用依賴于細胞外基質(zhì)（ECM）和細胞表面粘附分子。

ECM填充于細胞間隙，連接細胞并交織成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，處于其間的細胞可沿網(wǎng)絡移動

細胞表面粘附分子一般是ECM中與粘附相關的蛋白質(zhì)或多糖分子的受體。這些受體介導了細胞的粘附和移動

幾乎所有的ECM和細胞表面粘附分子都是糖蛋白，其糖鏈直接或間接地與細胞粘附有關ECM與細胞和細胞的粘附糖氨聚糖胞內(nèi)附著蛋白細胞黏附分子細胞骨架蛋白細胞間質(zhì)黏附多聚黏附蛋白間質(zhì)蛋白聚糖核心蛋白糖氨聚糖已知的ECM有：膠原、纖連蛋白、層連蛋白、玻連蛋（vitronectin,Vn）、骨橋蛋白（osteopontin,Op）等細胞表面粘附分子有：整聯(lián)蛋白、鈣粘蛋白、細胞間粘附分子（ICAM）、血管細胞粘附分子（VCAM）、選凝素、CD44等幾種細胞粘附分子鈣粘蛋白神經(jīng)細胞粘連分子粘蛋白樣細胞粘連分子整連蛋白纖連蛋白選凝素III型纖連蛋白重復凝集素結(jié)構(gòu)域異嗜性相互作用同嗜性相互作用第一節(jié)細胞外基質(zhì)粘附分子

一、纖連蛋白二、層連蛋白

ECM主要由纖維狀的膠原、透明質(zhì)酸、蛋白聚糖和糖蛋白構(gòu)成。各組分按不同比例形成不同類型的ECM，分別型執(zhí)行其特定的功能。

ECM與細胞中若干生理功能有關，如細胞的形態(tài)、運動及分化密切相關。

一些組織細胞（如皮膚）的胞外基質(zhì)

只是一層很薄膜，稱基膜（basallamina）。該基膜中的膠原可形成二維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。如腎小球基膜宛如一張多孔的濾膜，只能使血液中的水分子及小分子化合物進入腎小管。BasementmembraneMajorcomponents:

CollagenIVandlaminin

Basementmembraneinkidneyglomerolus

humanskinBasementmembraneEpidermisNucleusDermis表皮真皮CapillaryKidneytubule500nm腎小管毛細管一、纖連蛋白（fibronectin,Fn）

1.Fn的一般特征

2.Fn的結(jié)構(gòu)和基因

3.Fn的聚糖結(jié)構(gòu)

4.Fn的功能

一種多功能糖蛋白，廣泛存在于基質(zhì)、基底膜及各種體液中。

體內(nèi)許多細胞可合成分泌Fn，但成纖維細胞分泌量最多。血漿Fn主要來自肝細胞。

Fn分子具有多個結(jié)構(gòu)域，可分別與膠原、纖維蛋白、肝素、DNA乃至細胞

發(fā)生專一性結(jié)合。Fn分子的結(jié)合性質(zhì)影響細胞形態(tài)、組織器官整體性，細胞粘附、移動、增殖、分化、吞噬等功能。1.Fn的一般特征

根據(jù)分布的不同將Fn分成兩種形式：

①血漿Fn：存在于血漿，可溶。②

細胞Fn：由細胞分泌并定位于細胞表面或進入胞外基質(zhì)，僅在pH小于3或大于10.5時才溶解。

存在于羊水、腦積液、精液等體液及細胞外的基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)有Fn。唯獨紅細胞和胚胎神經(jīng)脊細胞不含F(xiàn)n。

Fn單體分子量為250kD左右，通常以2聚

體形式存在。也有多聚體（如成纖維細胞Fn）。分子中含糖量為5－12%。2.Fn的結(jié)構(gòu)和基因由3種不同類型的內(nèi)在同源序列結(jié)構(gòu)（internalsequencehomology）重復出現(xiàn)而構(gòu)成.內(nèi)在同源序列分三種類型：Ⅰ型：由41-52個氨基酸形成兩個相連的指圈，含兩個鏈內(nèi)二硫鍵。在Fn分子內(nèi)重復出現(xiàn)12次，同源性為18-60%.①結(jié)構(gòu)Ⅱ型：有兩個鏈內(nèi)二硫鍵，含60個氨基酸，每分子Fn中只有兩個重復，前后毗鄰，同源性約50%Ⅲ型：分子量較Ⅰ、Ⅲ型大，由90個氨基酸組成，不含組氨酸殘基，多次重復，同源性僅為30%Fn的3種同源結(jié)構(gòu)IIIIIFn分子的結(jié)構(gòu)域肝素纖維蛋白肌動蛋白膠原蛋白纖維蛋白細胞肝素纖維蛋白RGD:Arg-Gly-Asp，與整連蛋白結(jié)合②Fn基因

Fn是單一基因產(chǎn)物，但由于mRNA的剪接不同，可產(chǎn)生多種mRNA（人類多達10種）。

通常血漿Fn分子中兩條鏈的長短相差95個氨基酸，原因在于同一個外顯子中的5’側(cè)有兩個剪接位點。

在細胞結(jié)合結(jié)構(gòu)域和肝素結(jié)合結(jié)構(gòu)域之間有含270個核苷酸的完整外顯子，稱作額外結(jié)構(gòu)域（extradomain），編碼完整的Ⅲ型同源結(jié)構(gòu)，為細胞Fn所特有。

Fn基因高度保守，其中C端27個氨基酸是絕對保守（人和牛40個AA相同）。Fn基因的細胞特異性剪接成纖維細胞表達Fn的兩個額外結(jié)構(gòu)域（EⅢB、EⅢA），所形成的Fn含有與受體結(jié)合的結(jié)構(gòu)域，使這些Fn粘附于細胞表面。肝細胞不表達Fn的額外結(jié)構(gòu)域，所以合成的Fn不能粘附在細胞表面而在血液中循環(huán)③Fn與細胞結(jié)合Fn借助分子中細胞結(jié)合結(jié)構(gòu)域與多種細胞結(jié)合，分子中GRGDS序列使結(jié)合效率提高。3.Fn的聚糖結(jié)構(gòu)

Fn是大分子糖蛋白，每分子可有8-10條N-聚糖，但也可不帶聚糖。

Fn分子還含有一條O-GalNAc聚糖。

不同形式Fn有不同的功能，部分可歸結(jié)于其糖鏈結(jié)構(gòu)的差異

Fn的糖基化與其溶解度和抵抗蛋白酶的作用有關4.Fn的功能

從Fn分子結(jié)構(gòu)域來看，F(xiàn)n對肝素、膠原、纖維蛋白、蛋白聚糖、肌動蛋白、DNA乃至細胞等都具有很高的親和力，F(xiàn)n的這種

結(jié)合功能可引發(fā)一系列體液內(nèi)或細胞內(nèi)的變化。

Fn對細胞的作用是通過細胞膜表面的受體－整連蛋白來完成的。Fn與其受體結(jié)合，而受體將細胞外Fn與細胞內(nèi)側(cè)的細胞骨架蛋白連成一體，形成胞外信息傳入胞內(nèi)的完整體系，從而影響著細胞的生命過程.①Fn與細胞粘附和移動胞內(nèi)：與Fn結(jié)合的細胞含有豐富的肌動蛋白，通過粘著斑蛋白（vinculin）和踝蛋白（talin）與Fn受體的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域連接，從而形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，維持細胞的形態(tài)。胞外：Fn和其他ECM成分交織成一個疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使細胞能沿著網(wǎng)狀纖維而移動。②Fn與細胞分化

骨髓是體內(nèi)造血細胞增殖、分化的場所，含有大量Fn，尤其是在造血集落區(qū)，提示Fn可能幫助造血細胞粘附至基質(zhì)上，影響細胞的成熟過程。

紅系母細胞及分化不完全的網(wǎng)織紅細胞能特異地粘附于鋪有Fn的平皿上，隨著紅細胞的分化成熟逐漸失去了對Fn的親和力，這是因為細胞成熟過程中Fn受體的丟失或修飾。

③

Fn與血凝及損傷修復血凝反應產(chǎn)生的纖維蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與血液中Fn纖維蛋白結(jié)合，形成更堅的血凝塊。組織發(fā)生損傷時，成纖維細胞和包括巨噬細胞在內(nèi)的免疫系統(tǒng)細胞隨即移動至損傷部位。此過程需要Fn分子參與，使細胞粘附于Fn才能進一步移動，填塞修復創(chuàng)面。④

Fn聚糖的作用

Fn的聚糖結(jié)構(gòu)可保護Fn免遭蛋白酶水解。Fn的聚糖結(jié)構(gòu)可能與某些細胞在胚胎期的移動及到達靶部位有一定的關系二、層連蛋白（laminin,Ln）

在體內(nèi)，所有基膜均含有Ⅳ型膠原、硫酸肝素蛋白聚糖、巢蛋白（entactin）和層連蛋白。Ln也稱為Ⅳ型膠原基質(zhì)蛋白聚糖Ⅳ型膠原層連蛋白巢蛋白基底膜模型1.Ln的結(jié)構(gòu)

Ln是多結(jié)構(gòu)域糖蛋白，Mr900kD

由3條多肽鏈（A、B1和B2）通過二硫鍵連接而成，電鏡下呈十字型①分子結(jié)構(gòu)及功能域A鏈C端為一龐大的球形結(jié)構(gòu)，為硫酸肝素結(jié)合位點；B1鏈N端的兩個小球構(gòu)成Ⅳ型膠原結(jié)合的區(qū)域；B2鏈N端一個小球結(jié)合膠原或硫酸酯；三股鏈共同形成的中間區(qū)域可與許多細胞表面的整連蛋白結(jié)合。

硫酸肝素結(jié)合位點軸突結(jié)合位點整連蛋白或巢蛋白結(jié)合位點膠原或硫酸酯結(jié)合位點Ⅳ型膠原結(jié)合位點硫酸酯結(jié)合位點螺旋卷曲型α螺旋Ln的結(jié)構(gòu)②Ln的糖鏈

Ln含糖達12-15%，絕大部分的聚糖是復雜型N-聚糖，結(jié)構(gòu)形式多樣。

基本特征：末端存在半乳糖，也有唾液酸和多聚乙酰氨基乳糖結(jié)構(gòu)。

具有組織和種族特異性2.Ln的功能

Ln介導上皮細胞及內(nèi)皮細胞粘著于基膜，從而影響細胞的生長、分化和運動

Ln

可能與某些疾病，如糖尿病、腎病、類風濕性關節(jié)炎、感染等有關，也和抗感染有關，尤其對于腫瘤細胞的浸潤、轉(zhuǎn)移可能有重要作用

Ln

的聚糖參與細胞的粘附和鋪展，與凝集素樣受體結(jié)合，雞神經(jīng)干細胞的移動等細胞事件原生殖細胞（綠色）沿著腸系膜背側(cè)移動然后發(fā)育成性腺。紅色是Ln，與細胞的移動有關神經(jīng)脊細胞紅細胞淋巴細胞原始胚細胞第二節(jié)細胞表面粘附分子

一、整連蛋白

二、層連蛋白受體

三、鈣粘蛋白

四、免疫球蛋白家族

五、CD44

六、血管地址素

七、選凝素

與細胞粘附有關的細胞膜受體種類頗多，其中包括整連蛋白家族、層連蛋白受體、鈣粘蛋白、選凝素家族、免疫球蛋白家族、CD44(分化簇)和血管地址素等.

一、整連蛋白結(jié)構(gòu)和組織細胞分布2.整連蛋白與細胞骨架蛋白3.整聯(lián)蛋白介導信號轉(zhuǎn)導

整連蛋白為α和β亞基形成的異源二聚體。

α亞基：至少有14種亞型，Mr在120kD-180kD之間;

β亞基：至少有8種亞型,Mr在90kD-100kD之間。真正存在的二聚體相當有限（20種左右），因為有些α亞基僅與特定的β亞基組合結(jié)構(gòu)和組織細胞分布

α和β亞基都是Ⅰ型跨膜糖蛋白。絕大多數(shù)情況下，C端胞內(nèi)肽段很短，小于50個氨基酸（β4亞基除外，>1000個氨基酸）。

α和β亞基的N側(cè)胞外肽段以非共價鍵結(jié)合形成二聚體。α和β亞基均含有豐富的二硫鍵，產(chǎn)生較為緊密的折疊結(jié)構(gòu)，有利于抵抗細胞蛋白酶的水解。

β亞基近N端含有一段由7個重復折疊同源序列組成的肽段，外側(cè)的3或4

同源序列含AspXAspXAspGlyXXAsp，為結(jié)合二價陽離子所必需。陽離子結(jié)合可影響配體的親和力及專一性。整連蛋白的結(jié)構(gòu)粘著斑蛋白

輔肌動蛋白樁蛋白踝蛋白粘著斑激酶纖連蛋白ArgGlyAsp亞基還原，可產(chǎn)生兩個肽段

體內(nèi)大部分組織能表達α1β1、α2β1、α3β1和α6β1整連蛋白，與膠原和層連蛋白(Ln)結(jié)合

與Fn結(jié)合的是α5β1整連蛋白，在大部分組織中（大血管內(nèi)皮細胞除外）表達很少

α5亞基在表皮細胞高度表達，主要與β5和β6組合成二聚體

白細胞主要含β2亞基，也有α4β1、α4β7、α5β1和