Download A sejt - SotePedia

A sejtadhézió
a sejtek kapcsolata
Dr.Darvas Zsuzsanna PhD
Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet
1
Specifikus molekula családok
sejt-sejt
sejt-extracelluláris mátrix (ECM)
Szerep: embrionális fejlődés, differenciálódás, tumorképződés,
metasztázis, migráció
2
Adhéziós molekulák jellemzése
Sejt-sejt vagy sejt-mátrix
Ion (Ca++, Mg++) függőség
Homofil v. heterofil kapcsolódás
Együttműködés a sejtváz komponensel
Időleges vagy állandósult struktúra része
3
Adhéziós molekula családok főbb típusai ill. képviselői
3
kadherinek
4
kadherinek
Homofil kötődés (Ca ion függő)
Kapcsoló fehérjék pl. kateninek
mikro- vagy intermedier filamentumokhoz
Sejtkapcsoló struktúrákban is
Szövetspecifitás:
N – neural
P – placental
E - epithelial
motivum : Ca ion kötő domének
5
kadherinek:homofil kötődés
www.nature.com/.../fig_tab/nrm1100_091a_F3.html
Cisz és transz dimer forma
6
Aktin filamentum
Kapcsoló fehérjék:
Alfa, béta és gamma
katenin
Sejtvázelem:
aktin/mikrofilamentum
Ca 2+ függőség:
hiányában felbomlik a
kapcsolat
sandra.kaminik.de/?page_id=3
7
E kadherin szerepe a
morula
kialakulásában
8
Bakteriális infekció menete:lysteriosis
L. monocytogenes induces its entry into a
non-professional phagocyte. b | Bacteria are
internalized in a vacuole (also known as a
phagosome). c,d | The membrane of the
vacuole is disrupted by the secretion of two
phospholipases, PlcA and PlcB, and the poreforming toxin listeriolysin O. Bacteria are
released into the cytoplasm, where they
multiply and start to polymerize actin, as
observed by the presence of the characteristic
actin tails . e | Actin polymerization allows
bacteria to pass into a neighbouring cell by
forming protrusions in the plasma membrane.
f | On entry into the neighbouring cell,
bacteria are present in a double-membraned
vacuole, from which they can escape to
perpetuate the cycle. F-actin, filamentous
actin. Electron micrographs a–c,e–f are
reproduced with permission from Ref. 113 ©
(1998) European Molecular Biology
Organization, and d is reproduced with
permission from Ref. 30 © (1992) Elsevier.
Endocitózis – szökés a lizoszómából – aktin citoszkeleton
használata további sejtek infekciójához
9
E kadherin szerepe a folyamatban
internalin A molekula (InlA) segítségével a baktérium az E kadherinhez
kötődik és ezután lép be endocitózissal
10
CAM=cell adhesion molecules
Immunglobulin szerű sejtadhéziós molekulák
11
Új név: Ig-szerű CAM-ok
Ált. homofil kötődés
Sejt-sejt
Ca++ ion független
Kapcsoló fehérjék
mikrofilamentumokhoz
Sejt/szövet specifikus
VCAM1, ICAM, NCAM
vascular/endothelial
intercellular
neuronal
NCAM: 20 féle variáns
alternativ splicing-al
12
Ig szerű adhéziós molekulák:
extracelluláris domén motivumok
„zsebek"
www.seas.upenn.edu/~discher/FrontPage.htm
Ig domén:
antiparalell béta redők
diszulfid hidakkal
www.answers.com/topic/immunoglobulin-superfamily
13
Hisztogenezis folyamatában fontos mechanizmusok
A velőcsőről lefűződő sejtek vándorlása során
integrinek és NCAM szerepe
14
NCAM szerepe az embrionális fejlődésben
www.erin.utoronto.ca/~w3bio315/lecture5.htm
Neural crest (velőléc): a velőcsőből lefűződő sejtek- ezek a sejtek a
vándorlásuk során változtatják az NCAM expressziót
15
Szelektin adhéziós molekulák
16
Szelektinek
Sejt-sejt
Heterofil kötődés
Ca++ ion függő
Sejt/szövet specifikus
– E – epithelial
– L – lymphoid
– P - platelet
17
www.nature.com/.../v4/n5/fig_tab/nri1351_F5.html
Heterofil kötődés a másik sejt
plazmamembránjának egyes
cukorkomponenseihez
www.cs.stedwards.edu/.../Lectin/FUNCTION.HTML
CRD: calcium-dependent
carbohydrate recognition
domain
C lektin
www.theses.ulaval.ca/2003/21038/ch03.html
18
P szelektin ligandja: PSGL-1 ( P selectin glycoprotein ligand 1)
bme.virginia.edu/ley/psgl-1.html
P-selectin glycoprotein ligand-1 is a 240 kDa homodimer consisting of two 120kDa polypeptide chains. PSGL-1 is
constitutively expressed on all leukocytes. PSGL-1 is primarily found on the tips of the microvilli. PSGL-1 can bind
to P-selectin on the endothelium when decorated with appropriate sugars. The structure of functional PSGL-1
includes the sialyl-Lewisx component. The PSGL-1 gene encodes a transmembrane polypeptide rich in proline,
serine and threonine residues typical of mucin-type glycoproteins. The O-linked glycans displayed by PSGL-1 must
undergo two specific post-translational modifications in order for it to function as a counter-receptor for P-selectin:
a(1,3) fucosylation and a(2,3) sialylation. Bonds between P-selectin and PSGL-1 primarily mediate the rolling phase
19
of the adhesion cascade
Szelektin: specifikus kötődés sziálsavhoz és fukózhoz
Selectins bind to carbohydrate structures
which contain the monosaccharides fucose
and sialic acid (neuraminic acid). The
prototype structure is the tetrasaccharide
Sialyl-Lewis X (sLex)
www.mpi-muenster.mpg.de/nvz/wilde.shtml
Leukocyte Adhesion Deficiency II (LAD II)
Immundeficiencia, neutrofilia, pszihomotoros és növekedési retardáció20
Szelektinek szerepe: rolling
employees.csbsju.edu/.../complexoligosacch.htm
21
Integrinek
22
Integrinek
Ált. sejt-ECM között
de van sejt-sejt is
Heterodimer ( és )
sok variáció
ECM receptorok pl.
fibronektin, laminin, kollagén
Ca2+ ion függő
Kapcsoló fehérjéken keresztül
mikro- vagy intermedier
filamentumhoz
Integrins comprise and subunits that span the cell membrane and reach into the extracellular space. Both and subunits
have a short cytoplasmic tail on the inner side of the plasma membrane and a long extracellular domain protruding from
the outer surface of the plasma membrane, which contacts the extracellular matrix (ECM). Non-covalent interactions
between their extracellular and membrane-proximal regions bring and subunits together in a heterodimer. The short
cytoplasmic tails of both and subunits of integrins interact with a cohort of intracellular proteins. These intracellular
integrin-binding proteins also link to the cytoskeleton, thereby subjecting integrins to the mechanical forces that are
generated by cytoskeletal proteins (right side of figure). A non-covalent interaction between the cytoplasmic tails of an
inactive integrin prevents integrin activation (left side of figure). During 'inside–out' signalling, which influences integrin
activation, certain signals or activators change the relationships of the and cytoplasmic tails with each other and/or the
membrane, which leads to a propagated allosteric rearrangement.
23
Integrinek: funkcionális forma: heterodimer
Heterodimer α integrin tagja: Ca2+ ion kötőhelyek
24
Integrin
heterodimer
kombinációk
ECM
molekuláival
kapcsolat
imgt.cines.fr/.../Tutorials/Integrins/
RGD
szekvencia
25
Integrin és ECM molekula kapcsolat
szabályozása: kis G fehérjék
Integrin α and β adhesiveness to extracellular matrix (ECM) components is regulated by altering the integrin's
affinity for its ECM ligands and/or by altering the integrin's avidity. Small GTP-binding proteins seem to have a
prevalent role in these processes. The activation of the small GTP-binding protein RRAS can lead to increases in
integrin affinity for the ECM, whereas HRAS activation can lead to decreases in integrin affinity (no ECM binding).
Similarly, activation of the small GTP-binding proteins RAC and CDC42, and protein kinase C (PKC), can lead to
clustering of integrins, thereby increasing integrin avidity. The careful regulation of each of these events is
necessary for efficient cell migration.
26
Integrinek: speciális funkció
kötődhetnek szolubilis ligandhoz is pl.
fibrinogén
27
Egyéb adhéziós molekulák….
www.muscular-dystrophy.org/information_resour...
bioweb.wku.edu/.../L21Adhesion SigTransdctn.html
Sejtadhéziós molekulákkal
kapcsolódnak
ECM molekulákkal kapcsolódnak
www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/en/dbs01/re-paper-t...
28
Az igazi csapatmunka…….
Sequential steps in leukocyte emigration are controlled by specific adhesion molecules on leukocytes and endothelial cells. The various steps of
leukocyte emigration described in the text are depicted schematically here. For each step the interacting pairs of adhesion molecules, ligands, or
counter-receptors expressed by the leukocytes and endothelial cells or extracellular matrix are shown in the same color. This diagram is not
inclusive, and other molecules may mediate each of these events for distinct leukocyte types under different inflammatory conditions. For the
Capture/Tethering step, the protrusions on the leukocyte surface are meant to represent the microvilli that bear L-selectin or VLA-4. The lightning
bolt at the Activation step represents the triggering of inside-out activation of leukocyte integrins by signals from the endothelium and endothelial
surface via G protein coupled receptors. The basal lamina (orange strip) is depicted as separate from the remainder of the extracellular matrix
(ECM), because migration across the subendothelial basal lamina seems to be a separate step controlled by distinct molecules (Liao et al, 1995;
Wakelin et al, 1996). However, these steps may not be molecularly distinct (see text). Because the exact 1 integrin(s) that are involved in migration
through ECM via fibronectin interactions have not been defined, the leukocyte molecules are designated simply as 1. ESL, E-selectin ligand;
HSPG, heparan sulfate proteoglycan; ICAM, intercellular adhesion molecule; LFA, leukocyte function associated antigen; PAF, platelet activating
29
factor; PAF-R, PAF receptor; PECAM-1, platelet/endothelial cell adhesion molecule-1; PECAM-1 (d1/2), interaction involves immunoglobulin
domains 1 and/or 2 of PECAM-1; PECAM-1 (d6), interaction involves immunoglobulin domain 6 of PECAM-1; PSGL, P-selectin glycoprotein ligand;
s-Lex, sialyl-Lewisx carbohydrate antigen; VLA, very late antigen.
Adhéziós molekula kapcsolatok kadherinekkel és
integrinekkel:Sejtkapcsoló struktúrák
30
www.cbrinstitute.org/.../media/image1.html
Sejtkapcsoló struktúrák kialakulása
www.utm.utoronto.ca/~w3bio315/lecture3.htm
31
A sejtkapcsoló struktúrák jellemzése
Sejt-sejt, sejt-mátrix
Ion (Ca++, Mg++) függőség
Állandó vagy időleges
Kapcsolódó sejtváz elemek
Funkció:
Lezárás és mechanikai kapcsolás
Mechanikai kapcsolás
Kommunikáció
32
sejtkapcsoló struktúrák
Hámsejtek
laterális és
bazális
felszínén
33
Sejt-sejt kapcsoló struktúrák
Szoros illeszkedés (tight junction)
Zonula occludens
Adherens kapcsolat (adherent junction)
Zonula adherens
Dezmoszóma + interdigitáció
Macula adherens
Réskapcsolat
Gap junction
34
Sejt-sejt és sejt - mátrixkapcsoló struktúrák
hemidezmoszóma
Fokális kontaktus
www.nature.com/.../n4/fig_tab/5602508f3.html
35
Szoros illeszkedés
Figure 2. Schematic diagram of the molecular organization of epithelial
TJ.
TJ restrict the free diffusion of molecules across the space between the
membranes of adjoining cells, and maintain a separation between apical
and basolateral membrane domains. TJ membrane proteins are linked to
the cytoskeleton (F-actin) via a complex network of adaptor proteins.
Several TJ proteins interact with regulators of small GTPases (Cdc42,
RhoA and Rac1). Some transcription factors and cytoplasmic TJ proteins
shuttle between junctions and nucleus (arrows) depending on the state of
confluence of the epithelial monolayer, indicating a junction-assemblydependent mechanism of transcriptional regulation
.
Adhéziós molekulák: okkludin, klaudin,
JAM-ok
Kapcsoló fehérjék: ZO1,2, cingulin
36
Sejtváz elem: mikrofilamentum (aktin)
www.molbio.unige.ch/citi/index.php
37
Szoros illeszkedés szerepe
-mechanikai kapcsolat
- paracelluláris transzport
szabályozása
-apikális és laterális
membrán domének
megtartása
38
Zonula adherens:Mechanikai kapcsolat
www.lookfordiagnosis.com/mesh_info.php?term=A...
Fő adhéziós molekula: E cadherin
Kapcsoló fehérjék. Kateninek
Aktin filamentumhoz kapcsolódik
39
Adherens sejtkapcsolat és egy szignalizációs útvonal
Howard et al.
BMC
Musculoskeletal
Disorders 2003
4:16 doi:10.11
86/1471-24744-16
Canonical Wnt/β-catenin pathway. β-catenin is a component of cell-cell adhesion structures (adherens junctions) [20-22] and a key signaling
factor in the Wnt pathway [10]. As shown here canonical Wnt signalling (Wnt/β-catenin) is defined by its inhibition of glycogen synthase
kinase-3β (GSK-3β) catalyzed phosphorylation of β-catenin. Several factors, including Cer (cerebrus), WIF-1 (wnt-interacting protein), and
sFRPs (secreted frizzled related proteins) and dickkopf-1 (Dkk) are known to antagonize Wnt signalling [63-69]. However, upon Wnt
stimulation several Fz-LRP downstream signalling components, including the phosphoprotein dishevelled (Dvl) [70-72], GBP/Frat1 (GSK-3β
Binding Protein) [73] and casein kinase I (CKIε) [74,75], somehow co-operate to inhibit GSK-3β. This ultimately this leads to an increase in
the cytosolic 'free' levels of β-catenin (uncomplexed to cadherin), and its accumulation within the nucleus where it binds to members of the
Tcf/Lef (T-cell factor-lymphoid enhancer factor) transcription factor family to activate gene transcription in a cell-context dependent manner
[28-34]. In the absence of Wnt signalling, Axin/conductin [76,77] in co-operation with the product of the tumour suppressor gene adenomatous
polyposis coli (APC) [78,79] facilitate GSK-3β mediated phosphorylation of β-catenin on N-terminal serine and threonine residues
40 [80]. This
hyper-phosphorylated form of β-catenin then binds to the F-box protein β TrCP, which targets β-catenin for degradation via the ubiquitinproteosome pathway [81-84].
Dezmoszóma:Erős mechanikai kapcsolat
Kapcsoló fehérjék:
desmoglein és desmokollin
desmoszómális kadherinek
Kapcsoló fehérjék : plakoglobin,
desmoplakin
Sejtváz: intermedier filamentum
41
Stratum spinosum
dezmoszóma
42
Réskapcsolat
(gap junction)
Kommunikációs sejt-sejt
kapcsolat
100-1000 konnexon
Fehérje: konnexinek
Connexin molekula elhelyezkedése a
membránban
43
A réskapcsolat felépülése konnexin fehérjékből
Példa kombinációkra
44
Homo- és heterotpikus réskapcsolatok a retina sejtjei között
The presence of gap junction coupling as a result of connexin 36 (CX36) expression has been shown between cones81, and are also assumed to
contain CX36, on the cone side, between cones and rods81. CX36-containing gap junction channels also occur beween the dendrites of OFF cone
bipolar cells (OFF CB)81. Horizontal cells (H) are coupled by CX57-containing gap junctions29. During scotopic light conditions, the network of
AII amacrine cells (AII), which are connected to each other by CX36-containing gap junctions, mediates signalling from the rod to the cone signal
transmission pathway by heterotypic electrical synapses between AII amacrine cells (CX36) and ON cone bipolar cells (CX45)28. Homotypic CX36
gap junction channels have been reported to be present between alpha ganglion cells ( GC)82, 84. Note that the schematic topology of all the
electrical synapses shown needs to be verified by further research. C, cone photoreceptor cell; CB, cone bipolar cell; GC, ganglion cell; GCL,
ganglion cell layer; INL, inner nuclear layer; IPL, inner plexiform layer; IS, inner segment; NFL, optic nerve fibre layer; ONL, outer 45
nuclear layer;
OPL, outer plexiform layer; OS, outer segment; R, rod photoreceptor cell; RB, rod bipolar cell.
Réskapcsolat: metabolikus
kapcsolás
Kizárási határ: M<1000
Parciális szincícium
Kis metabolitok (pl Glukóz-P)
megoszlása
Jeltovábbítás
– Másodlagos hírvivők,
pl. cAMP
Ionok
46
www.utm.utoronto.ca/~w3bio315/lecture4.htm
Réskapcsolat
működése
Konformáció változás
regulálja hogy a
csatorna nyitott vagy
csukott
Ca2+ ionok szerepe
www.answers.com
47
Réskapcsolat és
szignál útvonalak
kapcsolata
48
Sejt-mátrix kapcsolatok
Hemidezmoszóma
Fokális kontaktus
49
Hemidezmoszómák: erős mechanikai kapcsolat
bazális lamina
komponenseivel
kapcsolódnak az
integrinek
Adhéziós molekula:integrin
Sejtváz elem: intermedier
filamentum
Getting under the skin of epidermal morphogenesis
Elaine Fuchs & Srikala Raghavan
50
Nature Reviews Genetics 3, 199-209 (March 2002)
Fokális kontaktus
Aktin filamentumok
(stress rostok)
FAK: fokális
adhéziós kináz
Adhéziós molekulák:
integrinek
51
www.chuv.ch/cpo_resear
ch/introduction.html
Jelátviteli utakon át
számos folyamat
kapcsolódik össze
52
Dezmoszómális betegségek, kórképek
3 típusú betegség:
1. Autoimmun eredetű : pl. pemphigus vulgaris
2. öröklött ioncsatorna betegségek: Hailey-Hailey disease and Darier disease
3. Öröklött dezmoszóma fehérje mutációk okozta betegségek
Speciális eset: baktérium toxin kiváltotta kórkép : Staphylococcus scalded-skin
syndrome
53
Table 1. Mutations and target antigens in desmosomal diseases
Protein
Perturbation
Diseases
Dsg1
Haploinsufficiency
SPPK
Autoantibodies
Pemphigus foliaceus
Exfoliative toxin
Staphylococcus scalded-skin syndrome
Dsg3
Autoantibodies
Pemphigus vulgaris
Dsg4
Hair follicle abnormalities, hair loss
Autosomal recessive hypotrichosis
Plakoglobin
C-terminal truncation
Naxos disease (PPK, woolly hair, ARVC)
Plakophilin-1
Compound heterozygous mutations (premature
stop codons and absence of protein)
Ectodermal dysplasia and skin fragility syndrome
Plakophilin-2
Various heterozygous mutations and
haploinsufficiency
ARVC
Desmoplakin
Haploinsufficiency
SPPK
Compound heterozygosity with missense (Nterminal) and nonsense (C-terminal) mutations
Keratoderma, keratin retraction, skin fragility
and woolly hair/alopecia
N-terminal missense mutation
Autosomal-dominant ARVC
C-terminal missense
Autosomal-dominant ARVC
C-terminal truncation
Dilated left ventricular cardiomyopathy, SPPK,
woolly hair (Carvajal syndrome)
Compound heterozygous mutations with Cterminal truncation
Lethal acantholytic epidermolysis bullosa
Abbreviations: ARVC, arrhythmogenic right-ventricular cardiomyopathy; PPK, palmoplantar keratoderma; 54
SPPK, striate palmoplantar keratoderma
www.lakartidningen.se/engine.php?articleId=9189
Erythema (bőrpír), peeling (hámlás),
and necrosis (szövetelhalás)
Gyógyítható, 2% alatti a mortalitás
Staphylococcus aureus: exotoxinok okozzák
Desmoglein 1 károsodása
55
Pemphigus vulgaris
Desmoglein 3 (dsg3) a bazális
Expression pattern of
desmosomal components in
the epidermis
és suprabazális rétegre jellemző
Autoantitest termelődés dsg3 ellen
56
Clinical appearance and pathohistology of various
human desmosomal disorders. Pemphigus vulgaris (A
and B) is characterized by the loss of intercellular
adhesion between basal and suprabasal keratinocytes
(A) and by skin blistering and erosions (B).
The hallmark of palmoplantar keratoderma (C and D)
is massive thickening of the stratum corneum (C),
resulting in dramatically thickened skin on palms and
soles (D).
Arrhythmogenic right-ventricular cardiomyopathy
(ARVC) is characterized by fibrofatty replacement (*) of
the myocardium (E).
Panel D is reprinted from (Rickman et al., 1999) with
permission from Oxford University Press. Panel E is
reprinted from (Protonotarios and Tsatsopoulou, 2004)
with permission from Elsevier.
Plakofillin
mutáció
Journal of Cell Science 119, 797-806 (2006)
The desmosome: cell science lessons from human diseases
Margaret D. Kottke1, Emmanuella Delva2 and Andrew P. Kowalczyk1,2
57
Naxos betegség:
woolly hair (gyapjas haj)
Palmoplantar keratoma (tenyér-talp szarusodás)
ARV jobb kamrát érintő kardiomyopáthia
Plakoglobin mutáció
commons.wikimedia.org/wiki/Image:Naxos_diseas...
58
Colon tumor és katenin
Gyomor tumor és E kadherin
Ovárium tumor és E kadherin
59
vinkulin
lpmt090.biomed.uni-erlangen.de/~gdiez/index.html
citokeratin
talin
www.rothamsted.ac.uk/cpi/wdi/sk.html
E kadherin
Ez is N CAM:
North Cadbury
Academy of
Music
60
www.ii.bham.ac.uk/.../Cytoplasmic%20fibres.htm
www.uib.no/.../gallery/pages/E-cadherin-2.html