세포외 기질에서 자세까지. 연결 시스템이 우리의 진정한 Deus ex machina입니까?

Giovanni Chetta 박사 편집

특수 단백질

ECM에는 일반적으로 다른 ECM 분자 및 세포 표면 수용체에 대한 특정 결합 부위가 있는 여러 도메인이 있는 특수화된 비콜라겐 단백질이 많이 포함되어 있지만 아직 잘 정의되지 않았습니다. 이러한 방식으로 이 단백질의 모든 단일 구성 요소는 유사 분자와 다른 분자 사이의 접촉 "증폭기" 역할을 하여 멀리서도 수백만에서 수백만 개의 분자를 생성, 조절, 변화 및 전파할 수 있는 무한한 생화학적 네트워크를 생성합니다. 생화학적 정보(및 에너지).
세포외 기질의 중요한 특수 단백질은 모든 척추동물에서 발견되는 고분자량 당단백질인 피브로넥틴이며, 이황화 다리로 연결된 두 개의 큰 소단위로 구성된 당단백질 이량체입니다. 피브로넥틴은 다양한 방식으로 성장에 영향을 미칠 수 있는 것으로 보입니다. 세포, 세포간 접착 및 세포외 기질(세포 및 ECM의 다른 분자, 예: 콜라겐, 피브린, 헤파린에 결합하는 능력 보유), 세포 이동(세포는 하루에 최대 5cm 이동할 수 있음 - Albergati, 2004) 등. 가장 잘 알려진 isoform, III형은 다음과 결합합니다. 인테그린. 후자는 의 인식을 통해 세포외 기질에 세포의 부착에 영향을 미치는 막횡단 단백질 패밀리이다. RGD 시퀀스. RGD 펩티드는 아미노산 서열 아르기닌-글리신-아스파라긴산을 특징으로 하는 단순 트리펩티드에서 시작하는 다양한 길이의 아미노산 사슬입니다. 이 아미노산 서열은 유기체에 도처에 존재하며 수많은 생리적 기능에 관여하는데, 이 RGD 서열은 특정 세포주(예: 염증 세포)가 그 기능을 수행할 수 있도록 부착하는 구조 중 하나를 나타냅니다. 인테그린과 RGD 사이의 연결은 세포질에서 세포 부착, 성장 및 이동을 조절하는 세포골격 및 기타 단백질을 포함하는 일련의 반응을 유도합니다. 따라서 인테그린은 기계 수용체로 작용합니다: 견인 및 기계적 추력을 선택적으로 조절 가능한 방식으로 변환합니다 ECM에서 셀로 또는 그 반대의 경우도 마찬가지입니다(Hynes, 2002). 마지막으로, fibronectin fibrils는 장력이 있을 때만 올바르게 배열되고 형성된다는 것이 사실인 것 같습니다. 이 스트레칭은 세포 자체에 의해 생성됩니다(Alberts, 2002).

글루코사미노글리칸(GAG) 및 프로테오글리칸(PG)

글루코사미노글리칸(GAGS) 및 프로테오글리칸(PG)은 결합 조직 내에 정의된 고도로 수화된 겔 유사 물질을 형성하며, 그 안에 원섬유 단백질이 수용되고 결합되어 있습니다. 이러한 형태의 다당류 겔은 한편으로는 ECM이 상당한 압축력에 저항할 수 있도록 하고 다른 한편으로는 혈액과 조직 사이에서 영양분, 대사 산물 및 호르몬의 빠르고 지속적인 확산을 허용할 수 있습니다.
GAG는 일반적으로 단백질 코어에 공유 결합하여 프로테오글리칸(PGS)을 생성합니다. GAG 및 PG는 단독으로 또는 그룹으로 작용하여 부착 분자에 대한 수용체로서 또는 성장 인자, 사이토카인 및 응고 효소와 같은 순환 분자에 대한 생화학적 과정의 촉매로서 작용할 수 있습니다.
글루코사미노글리칸(GAG)은 여러 번 반복되는 이당류 단위로 구성된 다당류 사슬로 표시됩니다. 두 당 중 하나는 항상 아미노 당(n-아세틸글루코사민 또는 n-아세틸갈락토사민)으로 표시되며 거의 항상 황산염입니다. 두 번째 설탕은 일반적으로 글루쿠론산 또는 이두론산 이성질체 L입니다. GAG에는 4가지 주요 그룹이 있습니다: 히알루로난, 콘드로이틴 설페이트 및 더마탄 설페이트, 헤파란 설페이트, 케라탄설페이트.
글루코사미노글리칸의 다당류 사슬은 부피가 너무 단단하여 폴리펩티드 사슬의 전형적인 조밀한 구형 구조 내부에서 접힐 수 없을 뿐만 아니라 매우 친수성도 있습니다. 이러한 이유로(아마도 우리에게 알려지지 않은 다른 사람들에게도) GAG는 극단적인 형태를 취하는 경향이 있습니다. 질량에 비해 큰 부피를 차지하므로 낮은 농도에서도 상당한 양의 겔을 형성합니다. 많은 양의 음전하(GAG는 가장 많은 음이온 세포를 나타내며 일반적으로 황산화되고 동물 세포에서 생성됨)는 수많은 양이온을 끌어들입니다. 이들 중에서 주된 역할은 Na +가 전체 삼투압 용량을 제공하고 ECM에 엄청난 양의 물을 가두는 것입니다. 이러한 방식으로 ECM이 중요한 압축력에도 저항할 수 있도록 하는 팽창(팽창)이 생성됩니다(예를 들어, 엉덩이 연골은 생리학적 조건에서 수백 기압의 압력에 완벽하게 저항할 수 있음).
결합 조직 내부에서 GAG는 전체 무게의 10-12% 미만을 차지하지만, 그 특성 덕분에 많은 세포외 공간을 채우고 다양한 크기와 전하 밀도의 수화된 겔의 기공을 형성하여 작용합니다. MEC 내부의 분자와 세포의 트래픽이 크기, 무게 및 전하를 기반으로 규제되는 선택적 핵심 지점 또는 "서버"에서.
히알루론산(히알루로난, 히알루로네이트)은 아마도 가장 단순한 GAG를 나타냅니다. 사람의 경우 약 25,000개의 동일한 비황화 이당류로 구성되며 일반적으로 "단백질 코어"에 연결되지 않으므로 비정형 구조를 갖습니다. 실험적 및 분자생물학적 데이터는 상당한 압력에 대한 저항 측면에서 뼈와 관절 수준에서 근본적인 역할을 한다는 것을 확인합니다. 또한, 배아 발달 동안 ECM의 공간을 채우는 데 매우 중요한 역할을 합니다. 이는 세포 사이에 빈 공간을 만들어 이후 단계에서 이동하게 됩니다(Albergati, 2004).
GAG와 PG는 서로 결합함으로써 ECM에서 거대한 고분자 복합체를 생성할 수 있습니다. 예를 들어 분자 아그레카노관절 수준에서 대부분의 PG를 나타내는 는 히알루론산과 비공유 결합을 통해 결합하여 박테리아 크기의 응집체를 발생시킵니다.
모든 PG가 ECM에 의해 분비되는 것은 아니며 일부는 원형질막의 필수 구성요소입니다. 가장 잘 알려진 멤브레인 PG 중 나는 신데칸 그들은 3개의 GAG 사슬로 구성된 세포외 도메인을 가지고 있는 반면 세포내 도메인은 세포 세포골격의 액틴과 반응할 수 있다고 생각됩니다(Alberts, 2002).

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