《细胞生物学99-5-24.2 细胞外基质1-8_4030》由会员分享，可在线阅读，更多相关《细胞生物学99-5-24.2 细胞外基质1-8_4030（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4. 细胞环境与互作: 第二节名词,1. 细胞外基质(extracellular matrix,ECM),细胞外基质是由动物细胞合成并分泌到胞外、分布在细胞表面或细胞之间的大分,子, 主要是一些多糖和蛋白, 或蛋白聚糖。细胞外基质对于一些动物组织的细胞具有,重要作用。,细胞外基质的组成可分为三大类 糖胺聚糖(glycosaminoglycans)、蛋白聚,糖(proteoglycan), 它们能够形成水性的胶状物，在这种胶状物中包埋有许多其它 的基质成分; 结构蛋白，如胶原和弹性蛋白，它们赋予细胞外基质一定的强度和 韧性； 粘着蛋白(adhesive protein):如纤粘连蛋白和层粘联蛋白
2、，它们促使细胞 同基质结合。其中以胶原和蛋白聚糖为基本骨架在细胞表面形成纤维网状复合物,这 种复合物通过纤粘连蛋白或层粘连蛋白以及其他的连接分子直接与细胞表面受体连 接;或附着到受体上。由于受体多数是膜整合蛋白,并与细胞内的骨架蛋白相连,所以细 胞外基质通过膜整合蛋白将细胞外与细胞内连成了一个整体。,2. 基质(ground substance),1,细胞外基质的物理性质主要受细胞外基质中蛋白聚糖所携带的多糖基团的影响,蛋 白聚糖是由糖胺聚糖(glycosaminoglycans, GAG)以共价的形式同线性多肽连接,而成的多糖和蛋白复合物。,蛋白聚糖的主要成份是糖胺聚糖,是由重复二糖单位构成
3、的无分支长链多糖。二糖,单位包括硫酸软骨素(chondroitin sulfate)、硫酸角质素(keratan sulfate)、肝素 (heparin)、硫酸乙酰肝素(heparan sulfate)、透明质酸(hyaluronic acid)、硫酸皮 肤素(dermatan sulfate)等。这些二糖都含有一个氨基糖,并至少含有一个负电的磺 酸基或羧基团。由于氨基聚糖是亲水的，并且带有负电荷，所以它们既能结合阳离 子又能结合水分子，由于糖胺聚糖的这种性质,它们在细胞外创造了水合的、胶状的 材料,形成了所谓的细胞外基质的基质。,3. 胶原(collagen),胶原是细胞外最重要的水不溶性
4、纤维蛋白, 是构成细胞外基质的骨架。在细胞外基,质中形成半晶体的纤维,给细胞提供抗张力和弹性,并在细胞的迁移和发育中起作用。 胶原在各种动物中都有存在。脊椎动物中腱、软骨和骨中的胶原非常丰富,几乎占了蛋,2,白总重的一半。,胶原蛋白的基本结构单位是原胶原(tropocollagen),原胶原肽链的一级结构具有,(Gly-x-y)n 重复序列, 其中 x 常为脯氨酸(Pro), y 常为羟脯氨酸(Hypro)或羟赖氨酸 (Hylys)。Hylys 残基可发生糖基化修饰, 其糖单位有的是一个半乳糖残基(Gal), 但通 常是二糖(Glu-Gal-),胶原上的糖所占的量约为胶原的 10%。原胶原是由
5、三条 -肽链,组成的纤维状蛋白质, 相互拧成三股螺旋状构型, 长 300nm, 直径 1.5nm。 目前已发现 20 个左右的基因分别在不同组织中编码不同类型的胶原; 不同类型,的胶原定位于体内的特定组织,也有 23 种不同的胶原存在于同一组织中。,4. 弹性蛋白(elastin),弹性蛋白是弹性纤维(elastic fibers)的主要成分。弹性纤维主要存在于韧带和脉管,壁。弹性纤维与胶原纤维共同存在, 赋予组织以弹性和抗张能力。,象胶原一样，弹性蛋白也富含甘氨酸和脯氨酸，但是与胶原不同的是，弹性蛋白,的羟基化程度不高，没有羟赖氨酸的存在。弹性蛋白分子间通过赖氨酸残基形成共 价键进行相互交联
6、，它们形成的交联网络可通过构型的变化产生弹性。,3,虽然胶原能够给细胞外基质以强度和韧性，但是对于某些组织来说还需要富有弹 性。特别是肺、心脏等组织尤其是这样。这种弹性主要依赖于细胞外基质中的弹性纤 维。弹性纤维如同橡皮带一样，它的长度能够伸展到正常长度的几倍，当收缩时又 能恢复到原始长度。组织的弹性则是通过改变散布在弹性纤维中胶原的数量来控制。,5. 纤维粘连蛋白(fibronectin, FN),纤维粘连蛋白属非胶原糖蛋白的一种, 称为冷不溶球蛋白,广泛存在于动物界, 包括,海绵、海胆及哺乳动物类。在脊椎动物中, 纤粘连蛋白以可溶的形式存在于血浆和各 种体液中,称为血浆纤维粘连蛋白；以不溶
7、的纤维存在于细胞外基质、细胞之间及某,些细胞表面, 称为细胞纤粘连蛋白。,FN 是高相对分子质量的粘附性的糖蛋白, 含糖约 5%。FN 由两个亚基组成的二聚,体，每个亚基的相对分子质量约 250kDa, 各亚基在 C 末端形成两个二硫键交联。血 浆 FN 是二聚体, 由两条相似的 A 链和 B 链组成, 整个分子成 V 形。细胞 FN 是多聚体, 其不同来源的 FN 亚基结构相似, 但并不相同。不同的亚单位均为同一基因的表达产 物, 只是转录后在 RNA 的剪接上有所不同,因而产生不同的 mRNA。另外, 在翻译后,4,的修饰上也有差异，FN 的每个亚单位的蛋白组成若干个球形结构域, 各结构域
8、之间 由对胰蛋白酶敏感的肽链连接，因此可通过胰蛋白酶的水解作用分离这些结构域研 究它们的功能。每个 FN 亚基上有与胶原、细胞表面受体、血纤蛋白和硫酸蛋白多糖高 亲和结合的位点。,6. 层粘连蛋白(laminin, LN),层粘连蛋白主要存在于基膜(basal lamina)结构中，是基膜所特有的非胶原糖,蛋白, 相对分子质量为 820kDa, 含 1315%的糖，有三个亚单位, 即重链( 链, 400kDa)和 1(215kDa)、2(205kDa)两条轻链。结构上呈现不对称的十字形, 由一 条长臂和三条相似的短臂构成。这四个臂均有棒状节段和球状的末端域。1 和 2 短 臂上有两个球形结构域
9、, 链上的短臂有三个球形结构域，其中有一个结构域同 型胶原结合，第二个结构域同肝素结合，还有同细胞表面受体结合的结构域。正是 这些独立的结合位点使 LN 作为一个桥梁分子，介导细胞同基膜结合。所以 LN 的主 要功能就是作为基膜的主要结构成分对基膜的组装起关键作用, 在细胞表面形成网 络结构并将细胞固定在基膜上。,5,LN 还有许多其他的作用,如在细胞发育过程中刺激细胞粘着、细胞运动。LN 还能 够刺激胚胎中神经轴的生长,并促进成年动物的神经损伤后重生长和再生。如同纤粘 连蛋白,细胞外的 LN 能够影响细胞的生长、迁移和分化。LN 在原生殖细胞的迁移中起 关键作用。,7. 基膜(basal l
10、amina，basement membrane),基膜是一种复合的细胞外结构, 是细胞外基质的特异区。典型的基膜厚约 50nm,有些基膜的厚度达 200nm。,通常会形成基膜的组织和细胞有: 肌细胞和脂肪细胞的表面; 上皮组织基底,面的下方,如皮肤上皮的下表面,将上皮细胞与结缔组织分开; 血管内皮细胞的下表,面。此外,在施旺细胞(Schwann cells)的表面也覆盖有基膜。,基膜是由不同的蛋白纤维组成的网状结构，主要成份有 LN、型胶原、巢蛋白,(entactin)、肌腱蛋白(tenascin)、钙结合糖蛋白(thrombospondin)、硫酸肝素糖蛋 白等。LN 在基膜的形成中起重要作
11、用,因为 LN 具有许多不同的结构域,其中具有与其 他蛋白复合物结合的特殊位点。此外,LN 能够同细胞表面受体结合,也能够同其他的,6,LN 分子以及同其他的糖蛋白,包括基膜中其他的一些成份结合。更重要的是，LN 同 型胶原结合,形成分隔的交联网状结构, 形成的基膜通过 LN 与细胞表面受体紧密 结合,将基膜与覆盖的细胞紧密结合起来。因此, LN 不仅是基膜的主要成分，也是基,膜的组织者,而型胶原则是基膜的网状钢架。,基膜不仅对组织结构起支持作用，同时也是渗透性的障碍，调节分子和细胞的运,动。在肾细胞中，基膜可以作为一种过滤器，允许小分子进入尿液，却扣下大分子 的蛋白质。表皮细胞下的基膜一方面
12、阻止结缔组织的细胞进入表皮，另一方面允许 “防卫战士”白细胞的移动。,8. 整联蛋白(integrin),整联蛋白属整合蛋白家族, 是细胞外基质受体蛋白。 整联蛋白是一种跨膜的异质二聚体, 它由两个非共价结合的跨膜亚基, 即 和 ,亚基所组成。细胞外结构域是一个球形头部，露出脂双分子层约 20nm。头部可同细 胞外基质蛋白结合, 而细胞内的尾部同肌动蛋白相连。整联蛋白的两个亚基, 和 链都是糖基化的, 并通过非共价键结合在一起。整联蛋白同基质蛋白的结合需要二价,7,阳离子, 如 Ca2+ 、Mg2+ 等的参与。有些细胞外基质蛋白可被多种整联蛋白识别。 整联蛋白作为跨膜接头在细胞外基质和细胞内肌
13、动蛋白骨架之间起双向联络作,用, 将细胞外基质同细胞内的骨架网络连成一个整体, 这就是整联蛋白所起的细胞粘,着作用。,整联蛋白还具有将细胞外信号向细胞内传递的作用。当整联蛋白的细胞外结构域,同细胞外配体,如纤粘连蛋白或层粘连蛋白结合时会诱导整联蛋白细胞内结构域的末 端发生构型的变化,构型的变化反过来会改变整联蛋白细胞质结构域的末端同其他相 邻蛋白的相互作用,如同粘着斑激酶(FAK)作用, 其结果,FAK 会引起一些蛋白质的磷,酸化，引起信号放大的级联反应。在某些情况下,这种反应会启动一些基因的表达。 整联蛋白(以及其他的一些细胞表面分子)进行的信号转导对细胞的许多行为造,成影响,包括运动、生长甚至细胞的生存。,整联蛋白同细胞外基质中粘着蛋白的识别与结合分为两种类型一类是同 RGD,区域结合，另一类则不需要 RGD 区域。,8,
