Войти
Иммунофлуоресцентная окраска актина (зеленый) и фокального белка адгезии винкулина (красный) в фибробласте. Фокальные адгезии видны в виде красных точек на концах зеленых пучков. В клеточной биологии, фокальные адгезии (также межклеточные адгезии или FA ) представляют собой большие макромолекулярные сборки, через которые механическая сила и регуляторные сигналы передаются между внеклеточным матриксом (ECM) и взаимодействующей клеткой. Точнее, фокальные адгезии - это субклеточные структуры, которые опосредуют регуляторные эффекты (т.е. сигнальные события) клетки в ответ на адгезию ECM.
Фокальные адгезии служат механическими связями с ECM и биохимический сигнальный узел для концентрации и направления многочисленных сигнальных белков в сайты связывания интегрина и кластеризации.
Фокусные адгезии представляют собой содержащие интегрин мультибелковые структуры, которые образуют механические связи между внутриклеточными пучками актина и внеклеточным субстратом во многих типах клеток. Фокальные адгезии представляют собой большие динамические белковые комплексы, через которые цитоскелет клетки соединяется с ECM. Они ограничены четко определенными диапазонами клетки, в которых плазматическая мембрана закрывается в пределах 15 нм от субстрата ECM. Фокальные адгезии находятся в состоянии постоянного потока: белки постоянно связываются и диссоциируют с ними, поскольку сигналы передаются в другие части клетки, относящиеся к чему угодно, от подвижности клетки до клеточного цикла. Фокальные адгезии могут содержать более 100 различных белков, что предполагает значительное функциональное разнообразие. Они не только закрепляют ячейку, но и действуют как носители сигналов (датчики), которые информируют ячейку о состоянии ECM и, таким образом, влияют на их поведение. В сидячих клетках фокальные адгезии достаточно стабильны в нормальных условиях, в то время как в движущихся клетках их стабильность снижена: это связано с тем, что в подвижных клетках фокальные адгезии постоянно собираются и разбираются, поскольку клетка устанавливает новые контакты в передний край и ломает старые контакты на заднем крае ячейки. Одним из примеров их важной роли является иммунная система, в которой лейкоциты мигрируют по соединительному эндотелию, следуя клеточным сигналам к поврежденной биологической ткани..
Связь между фокальными адгезиями и белками внеклеточного матрикса обычно включает интегрины. Интегрины связываются с внеклеточными белками через короткие аминокислотные последовательности, такие как мотив RGD (обнаруженный в таких белках, как фибронектин, ламинин или витронектин ) или мотивы DGEA и GFOGER, обнаруженные в коллагене. Интегрины представляют собой гетеродимеры, которые образованы из одной бета и одной альфа-субъединицы. Эти субъединицы присутствуют в разных формах, соответствующие им лиганды классифицируют эти рецепторы на четыре группы: рецепторы RGD, рецепторы ламинина, рецепторы, специфичные для лейкоцитов, и рецепторы коллагена. Внутри клетки внутриклеточный домен интегрина связывается с цитоскелетом через адаптерные белки, такие как талин, α-актинин, филамин, винкулин и тензин. Многие другие внутриклеточные сигнальные белки, такие как focal adhesion kinase, связываются и связываются с этим комплексом интегрин-адаптерный белок-цитоскелет, и это формирует основу фокальной адгезии.
Динамическая сборка и разборка фокальных адгезий играет центральную роль в миграции клеток. Во время миграции клеток изменяется как состав, так и морфология очаговой адгезии. Первоначально небольшие (0,25 мкм²) фокальные адгезии, называемые фокальными комплексами (FX), образуются на переднем крае клетки в ламеллиподиях : они состоят из интегрина и некоторых адаптерных белков, таких как талин, паксиллин и тензин. Многие из этих фокальных комплексов не созревают и разбираются по мере удаления ламеллиподий. Однако некоторые фокальные комплексы созревают в более крупные и стабильные фокальные адгезии и привлекают гораздо больше белков, таких как зиксин. Привлечение компонентов к очаговой адгезии происходит упорядоченно, последовательно. Оказавшись на месте, фокальная адгезия остается неподвижной по отношению к внеклеточному матриксу, и клетка использует его в качестве якоря, на котором она может толкать или тянуть себя через ECM. По мере того, как клетка продвигается по выбранному ею пути, данная фокальная адгезия перемещается все ближе и ближе к заднему краю клетки. На заднем крае клетки должна исчезнуть очаговая адгезия. Механизм этого плохо изучен и, вероятно, инициируется множеством различных методов в зависимости от обстоятельств клетки. Одна из возможностей состоит в том, что вовлечена кальций-зависимая протеаза кальпаин : было показано, что ингибирование кальпаина приводит к ингибированию фокальной адгезии и разделения ECM. Компоненты фокальной адгезии являются одними из известных субстратов кальпаина, и возможно, что кальпаин разрушает эти компоненты, чтобы помочь в разборке фокальной адгезии
Сборка возникающих фокальных адгезий в значительной степени зависит от процесс ретроградного потока актина. Это явление в мигрирующей клетке, когда актиновые филаменты полимеризуются на переднем крае и текут обратно к телу клетки. Это источник тяги, необходимый для миграции; фокальная адгезия действует как молекулярная муфта, когда она привязывается к ЕСМ, и препятствует ретроградному движению актина, таким образом создавая тянущую (тяговую) силу в месте адгезии, которая необходима для движения клетки вперед. Это растяжение можно визуализировать с помощью микроскопии тягового усилия. Распространенная метафора для объяснения ретроградного потока актина - это большое количество людей, смываемых вниз по реке, и при этом некоторые из них цепляются за камни и ветви вдоль берега, чтобы остановить свое движение вниз по реке. Таким образом, на камень или ветку, за которые они держатся, создается сила тяги. Эти силы необходимы для успешной сборки, роста и созревания фокальных спаек.
Внеклеточные механические силы, которые проявляются через фокальные адгезии, могут активировать Src-киназу и стимулировать рост спаек. Это указывает на то, что фокальные спайки могут функционировать как механические сенсоры, и предполагает, что сила, создаваемая волокнами миозина, может способствовать созреванию фокальных комплексов. Это дополнительно подтверждается тем фактом, что ингибирование сил, генерируемых миозином, приводит к медленной разборке фокальных адгезий за счет изменения кинетики оборота белков фокальной адгезии.
Взаимосвязь между силами, воздействующими на фокальные адгезии и их композиционное созревание. Однако остается неясным. Например, предотвращение созревания фокальной адгезии путем ингибирования активности миозина или сборки стрессовых волокон не предотвращает сил, поддерживаемых фокальными адгезиями, и не предотвращает миграцию клеток. Таким образом, распространение силы через очаговые спайки не может восприниматься клетками напрямую в любое время и в любых масштабах силы.
Их роль в механочувствительности важна для дуротаксиса.
