第六章細(xì)胞粘附分子

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

細(xì)胞與細(xì)胞密切接觸并相互作用,是多細(xì)胞生物重要生命現(xiàn)象。

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

ECM填充于細(xì)胞間隙，連接細(xì)胞并交織成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，處于其間的細(xì)胞可沿網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)

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

幾乎所有的ECM和細(xì)胞表面粘附分子都是糖蛋白，其糖鏈直接或間接地與細(xì)胞粘附有關(guān)ECM與細(xì)胞和細(xì)胞的粘附糖氨聚糖胞內(nèi)附著蛋白細(xì)胞黏附分子細(xì)胞骨架蛋白細(xì)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(xì)胞表面粘附分子有：整聯(lián)蛋白、鈣粘蛋白、細(xì)胞間粘附分子（ICAM）、血管細(xì)胞粘附分子（VCAM）、選凝素、CD44等幾種細(xì)胞粘附分子鈣粘蛋白神經(jīng)細(xì)胞粘連分子粘蛋白樣細(xì)胞粘連分子整連蛋白纖連蛋白選凝素III型纖連蛋白重復(fù)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(xì)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(xì)胞中若干生理功能有關(guān)，如細(xì)胞的形態(tài)、運(yùn)動(dòng)及分化密切相關(guān)。

一些組織細(xì)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(jìn)入腎小管。BasementmembraneMajorcomponents:

CollagenIVandlaminin

Basementmembraneinkidneyglomerolus

humanskinBasementmembraneEpidermisNucleusDermis表皮真皮CapillaryKidneytubule500nm腎小管毛細(xì)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(xì)胞可合成分泌Fn，但成纖維細(xì)胞分泌量最多。血漿Fn主要來(lái)自肝細(xì)胞。

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

發(fā)生專一性結(jié)合。Fn分子的結(jié)合性質(zhì)影響細(xì)胞形態(tài)、組織器官整體性，細(xì)胞粘附、移動(dòng)、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(xì)胞Fn：由細(xì)胞分泌并定位于細(xì)胞表面或進(jìn)入胞外基質(zhì)，僅在pH小于3或大于10.5時(shí)才溶解。

存在于羊水、腦積液、精液等體液及細(xì)胞外的基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)有Fn。唯獨(dú)紅細(xì)胞和胚胎神經(jīng)脊細(xì)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(xì)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(fù)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(gè)氨基酸形成兩個(gè)相連的指圈，含兩個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵。在Fn分子內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)12次，同源性為18-60%.①結(jié)構(gòu)Ⅱ型：有兩個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵，含60個(gè)氨基酸，每分子Fn中只有兩個(gè)重復(fù)，前后毗鄰，同源性約50%Ⅲ型：分子量較Ⅰ、Ⅲ型大，由90個(gè)氨基酸組成，不含組氨酸殘基，多次重復(fù)，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(dòng)蛋白膠原蛋白纖維蛋白細(xì)胞肝素纖維蛋白R(shí)GD: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(dá)10種）。

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

在細(xì)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(gè)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(xì)胞Fn所特有。

Fn基因高度保守，其中C端27個(gè)氨基酸是絕對(duì)保守（人和牛40個(gè)AA相同）。Fn基因的細(xì)胞特異性剪接成纖維細(xì)胞表達(dá)Fn的兩個(gè)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(xì)胞表面。肝細(xì)胞不表達(dá)Fn的額外結(jié)構(gòu)域，所以合成的Fn不能粘附在細(xì)胞表面而在血液中循環(huán)③Fn與細(xì)胞結(jié)合Fn借助分子中細(xì)胞結(jié)合結(jié)構(gòu)域與多種細(xì)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(guān)4.Fn的功能

從Fn分子結(jié)構(gòu)域來(lái)看，F(xiàn)n對(duì)肝素、膠原、纖維蛋白、蛋白聚糖、肌動(dòng)蛋白、DNA乃至細(xì)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(xì)胞內(nèi)的變化。

Fn對(duì)細(xì)胞的作用是通過細(xì)胞膜表面的受體－整連蛋白來(lái)完成的。Fn與其受體結(jié)合，而受體將細(xì)胞外Fn與細(xì)胞內(nèi)側(cè)的細(xì)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(xì)胞的生命過程.①Fn與細(xì)胞粘附和移動(dòng)胞內(nèi)：與Fn結(jié)合的細(xì)胞含有豐富的肌動(dòng)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(luò)結(jié)構(gòu)，維持細(xì)胞的形態(tài)。胞外：Fn和其他ECM成分交織成一個(gè)疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞能沿著網(wǎng)狀纖維而移動(dòng)。②Fn與細(xì)胞分化

骨髓是體內(nèi)造血細(xì)胞增殖、分化的場(chǎng)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(xì)胞粘附至基質(zhì)上，影響細(xì)胞的成熟過程。

紅系母細(xì)胞及分化不完全的網(wǎng)織紅細(xì)胞能特異地粘附于鋪有Fn的平皿上，隨著紅細(xì)胞的分化成熟逐漸失去了對(duì)Fn的親和力，這是因?yàn)榧?xì)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(fù)血凝反應(yīng)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(jiān)的血凝塊。組織發(fā)生損傷時(shí)，成纖維細(xì)胞和包括巨噬細(xì)胞在內(nèi)的免疫系統(tǒng)細(xì)胞隨即移動(dòng)至損傷部位。此過程需要Fn分子參與，使細(xì)胞粘附于Fn才能進(jìn)一步移動(dòng)，填塞修復(fù)創(chuàng)面。④

Fn聚糖的作用

Fn的聚糖結(jié)構(gòu)可保護(hù)Fn免遭蛋白酶水解。Fn的聚糖結(jié)構(gòu)可能與某些細(xì)胞在胚胎期的移動(dòng)及到達(dá)靶部位有一定的關(guān)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(diǎn)；B1鏈N端的兩個(gè)小球構(gòu)成Ⅳ型膠原結(jié)合的區(qū)域；B2鏈N端一個(gè)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(xì)胞表面的整連蛋白結(jié)合。

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

Ln含糖達(dá)12-15%，絕大部分的聚糖是復(fù)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(dǎo)上皮細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞粘著于基膜，從而影響細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和運(yùn)動(dòng)

Ln

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

Ln

的聚糖參與細(xì)胞的粘附和鋪展，與凝集素樣受體結(jié)合，雞神經(jīng)干細(xì)胞的移動(dòng)等細(xì)胞事件原生殖細(xì)胞（綠色）沿著腸系膜背側(cè)移動(dòng)然后發(fā)育成性腺。紅色是Ln，與細(xì)胞的移動(dòng)有關(guān)神經(jīng)脊細(xì)胞紅細(xì)胞淋巴細(xì)胞原始胚細(xì)胞第二節(jié)細(xì)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(xì)胞粘附有關(guān)的細(xì)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(xì)胞分布2.整連蛋白與細(xì)胞骨架蛋白3.整聯(lián)蛋白介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

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(dāng)有限（20種左右），因?yàn)橛行│羴喕鶅H與特定的β亞基組合結(jié)構(gòu)和組織細(xì)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(gè)氨基酸（β4亞基除外，>1000個(gè)氨基酸）。

α和β亞基的N側(cè)胞外肽段以非共價(jià)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(xì)胞蛋白酶的水解。

β亞基近N端含有一段由7個(gè)重復(fù)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(jià)陽(yáng)離子所必需。陽(yáng)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(dòng)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(gè)肽段

體內(nèi)大部分組織能表達(dá)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(xì)胞除外）表達(dá)很少

α5亞基在表皮細(xì)胞高度表達(dá)，主要與β5和β6組合成二聚體

白細(xì)胞主要含β2亞基，也有α4β1、α4β7、α5β1和