INTEGRINS: ลักษณะโครงสร้างและหน้าที่ - ชีววิทยา - 2025

อินทิกรินเป็นกลุ่มหรือตระกูลโปรตีนขนาดใหญ่ซึ่งเห็นได้ชัดว่าเป็นลักษณะเฉพาะของพื้นผิวเซลล์ของอาณาจักรสัตว์ เป็นทรัพยากรหลักของเซลล์ในการรักษาปฏิสัมพันธ์ (ในรูปแบบของการยึดเกาะ) กับเซลล์อื่นและกับเมทริกซ์ของเซลล์

โครงสร้างของมันประกอบด้วยหน่วยย่อยสองหน่วยที่เรียกว่าอัลฟ่าและเบต้า ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเป็นที่ทราบกันดีว่ามีหน่วยอัลฟาระหว่าง 16-18 หน่วยและ 3-8 เบตาซึ่งจะขึ้นอยู่กับการรวมกันของพวกมันและยังขึ้นอยู่กับสถานะทางสรีรวิทยาของเซลล์หรือเนื้อเยื่อเฉพาะ

การวาดโครงสร้างโมเลกุลของโปรตีน ITGB3 (beta 3 integrin) ถ่ายและตัดต่อจาก: Emw.

มีโปรตีนหลายชนิดที่มีหน้าที่ยึดเกาะ อย่างไรก็ตามกลุ่มของอินทิกรินเป็นกลุ่มที่กระจายและมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนหลักทั้งหมดของเมทริกซ์ของเซลล์มากที่สุด Integrins มีส่วนร่วมใน phagocytosis การย้ายเซลล์และการรักษาบาดแผลและยังได้รับการศึกษาอย่างมากถึงการมีส่วนร่วมในการแพร่กระจาย

ลักษณะเฉพาะ

พวกมันเป็นโปรตีนที่มีลักษณะโดยกลไกในการเชื่อมต่อโครงร่างเซลล์ของเซลล์หนึ่งกับอีกเซลล์หนึ่งและ / หรือกับเมทริกซ์นอกเซลล์ (ในปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์กับเซลล์และ / หรือเมทริกซ์ของเซลล์) ในทางชีวเคมีพวกมันตรวจจับได้ว่ามีการยึดเกาะหรือไม่และถ่ายทอดสัญญาณเซลลูลาร์ที่เชื่อมโยงสภาพแวดล้อมนอกเซลล์กับเซลล์ภายในเซลล์ทั้งสองทิศทาง

พวกมันทำงานหรือทำงานร่วมกับตัวรับอื่น ๆ เช่นอิมมูโนโกลบิน, แคเดอริน, ซีลินและซินดีแคน เกี่ยวกับลิแกนด์ของอินทิกรินเหล่านี้ประกอบด้วยไฟโบรเนคตินไฟบริโนเจนคอลลาเจนและไวโตรเนคตินเป็นต้น

การรวมกันของสิ่งเหล่านี้กับแกนด์ของพวกมันเกิดจากไอออนบวกดิวาเลนต์นอกเซลล์เช่นแคลเซียมหรือแมกนีเซียม การใช้อย่างใดอย่างหนึ่งจะขึ้นอยู่กับอินทิกรินเฉพาะ

อินทิกรินมีรูปร่างยาวลงท้ายด้วยหัวรูปโลกซึ่งจากการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนคาดการณ์ได้มากกว่า 20 นาโนเมตรจาก lipid bilayer

โครงสร้าง

อินทิกรินเป็นโปรตีนที่ช่วยให้การสื่อสารระหว่างเซลล์
ที่มา: ห้องสมุดภาพชีววิทยาศาสตร์ Berkshire Community College

อินทิกรินเป็นเฮเทอโรไดเมอร์กล่าวคือเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยโปรตีนสองชนิดเสมอ โปรตีนทั้งสองถือเป็นหน่วยย่อยหรือโปรโตเมอร์และมีความแตกต่างเป็นหน่วยย่อยอัลฟาและหน่วยย่อยของเบต้า หน่วยย่อยทั้งสองไม่เชื่อมโยงกัน พวกมันมีมวลโมเลกุลระหว่าง 90 ถึง 160 kDa

จำนวนหน่วยย่อยของอัลฟ่าและเบต้าแตกต่างกันไปตามกลุ่มสิ่งมีชีวิตต่างๆในอาณาจักรสัตว์ ในแมลงเช่นแมลงวันผลไม้ (Drosophyla) มีหน่วยย่อย 5 alpha และ 2 beta ในขณะที่ไส้เดือนฝอยในสกุล Caenorhabditis มี 2 alphas และ beta 1 ตัว

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนักวิจัยแนะนำว่ามีจำนวนหน่วยย่อยและการรวมกันที่แน่นอน อย่างไรก็ตามไม่มีความเห็นพ้องกันในวรรณกรรมเกี่ยวกับตัวเลขนี้ ตัวอย่างเช่นบางคนกล่าวว่ามีหน่วยย่อย 18 อัลฟ่า 8 เบต้าและ 24 ชุดค่าผสมในขณะที่คนอื่นพูดถึง 16 อัลฟ่าและ 8 เบต้าสำหรับ 22 ชุดค่าผสม

แต่ละหน่วยย่อยมีโครงสร้างดังต่อไปนี้

หน่วยย่อยอัลฟ่า

หน่วยย่อยอัลฟามีโครงสร้างที่มีโดเมนβ-helix ของเจ็ดแผ่นหรือแผ่นที่ประกอบเป็นส่วนหัวโดเมนที่ต้นขาสองโดเมนของน่องโดเมน transmembrane เดียวและหางไซโทพลาสซึมสั้น ๆ ที่ไม่มีกิจกรรมของเอนไซม์หรือ ผูกพันกับแอกติน

นำเสนอโซ่ที่มีสารตกค้างประมาณ 1,000 ถึง 1200 ชิ้น สามารถผูกไอออนบวก divalent

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมซึ่งเป็นที่ที่มีการศึกษาปริพันธ์มากที่สุดหน่วยย่อยอัลฟาสามารถจัดกลุ่มตามว่ามีโดเมนแทรก (alpha I) หรือไม่

ด้วยโดเมนที่แทรก Alpha I

โดเมนที่แทรก alpha I ประกอบด้วยบริเวณกรดอะมิโน 200 การปรากฏตัวของโดเมนนี้ในอินทิกรินบ่งชี้ว่าเป็นตัวรับคอลลาเจนและเม็ดเลือดขาว

ไม่ได้แทรกโดเมน

อินทิกรินอัลฟาที่ไม่มีโดเมนรวมแบ่งออกเป็น 4 ตระกูลย่อยซึ่งเราจะเห็นด้านล่าง

PS1

ตัวรับไกลโคโปรตีนหรือที่เรียกว่าลามินินมีความสำคัญต่อการรวมเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อไตและผิวหนัง

PS2

วงศ์ย่อยนี้เป็นตัวรับกรด arginylglycylaspartic หรือที่เรียกว่า RGD หรือ Arg-Gly-Asp

PS3

พบวงศ์ย่อยนี้ในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังโดยเฉพาะแมลง แม้ว่าจะไม่ค่อยมีใครรู้เรื่องนี้ แต่ก็มีการศึกษาประเมินบทบาทสำคัญในการทำงานของยีนอินทิกรินเม็ดเลือดขาว CD11d ในมนุษย์

PS4

วงศ์ย่อยนี้เรียกว่ากลุ่ม alpha 4 / alpha 9 และประกอบด้วยหน่วยย่อยที่มีชื่อเดียวกัน

หน่วยย่อยดังกล่าวสามารถจับคู่กับหน่วยย่อยเบต้า 1 และเบต้า 7 ได้นอกจากนี้ยังแบ่งแกนด์ที่คล้ายกันมากกับหน่วยย่อยอัลฟาที่มีโดเมนอัลฟาที่แทรกอยู่เช่นโมเลกุลการยึดเกาะของเซลล์หลอดเลือดลิแกนด์ที่ละลายในเลือดไฟบริโนเจนและอื่น ๆ รวมถึงแม้แต่เชื้อโรค

หน่วยย่อยเบต้า

โครงสร้างหน่วยย่อยเบต้าประกอบด้วยส่วนหัวส่วนที่เรียกว่าลำต้น / ขาโดเมนทรานส์เมมเบรนและหางไซโตพลาสซึม ส่วนหัวประกอบด้วยโดเมนเบต้า I ซึ่งถูกแทรกลงในโดเมนไฮบริดที่เชื่อมโยงกับโดเมน plexin-semaphore-integrin หรือที่เรียกว่า PSI

ส่วนลำต้น / ขาประกอบด้วยสี่โมดูลที่เหมือนกันหรือคล้ายกันมากกับปัจจัยการเจริญเติบโตของผิวหนังชั้นนอกที่อุดมด้วยซิสเทอีนและดังที่ได้กล่าวไปแล้วหางไซโทพลาสซึม หางไซโทพลาสซึมนี้เช่นเดียวกับในหน่วยย่อยอัลฟาไม่มีกิจกรรมที่จับกับเอนไซม์หรือแอคติน

พวกเขานำเสนอโซ่ที่มีเศษเหลือจำนวนหนึ่งซึ่งแกว่งระหว่าง 760 ถึง 790 และสามารถผูกเช่นเดียวกับหน่วยย่อยอัลฟา, ไอออนบวกสองเท่า

การส่งสัญญาณ Integrin ในเซลล์เยื่อบุผิว ถ่ายและแก้ไขจาก K.murphy ที่ English Wikipedia

คุณสมบัติ

Integrins มีฟังก์ชั่นที่หลากหลายอย่างไรก็ตามสิ่งที่พวกเขารู้จักกันดีคือสิ่งที่เราจะเห็นด้านล่าง

สิ่งที่แนบมาหรือการมีเพศสัมพันธ์ของเซลล์กับเมทริกซ์นอกเซลล์

การเชื่อมต่อที่มีอยู่ระหว่างเซลล์และเมทริกซ์นอกเซลล์เนื่องจากอินทิกรินช่วยให้เซลล์ต้านทานแรงดันเชิงกลป้องกันไม่ให้เซลล์ถูกฉีกออกจากเมทริกซ์

งานวิจัยหลายชิ้นชี้ให้เห็นว่าการมีเพศสัมพันธ์กับเมทริกซ์ของเซลล์เป็นข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับการพัฒนาสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่มียูคาริโอต

การย้ายเซลล์เป็นกระบวนการที่อินทิกรินเข้ามาแทรกแซงโดยการจับหรือเชื่อมต่อกับพื้นผิวที่แตกต่างกัน ด้วยเหตุนี้พวกมันจึงเข้าไปแทรกแซงการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันและการรักษาบาดแผล

การถ่ายทอดสัญญาณจากเมทริกซ์นอกเซลล์ไปยังเซลล์

อินทิกรินมีส่วนร่วมในกระบวนการถ่ายทอดสัญญาณ ซึ่งหมายความว่าพวกมันเข้าไปแทรกแซงการรับข้อมูลจากของไหลนอกเซลล์พวกมันเข้ารหัสและจากนั้นการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลภายในเซลล์จะเริ่มขึ้นตามการตอบสนอง

การถ่ายทอดสัญญาณนี้เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางสรีรวิทยาจำนวนมากเช่นการทำลายเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้การแตกต่างของเซลล์ไมโอซิสและไมโทซิส (การแบ่งเซลล์) และการเติบโตของเซลล์เป็นต้น

Integrins และมะเร็ง

การศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าอินทิกรินมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเนื้องอกโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการแพร่กระจายและการสร้างเส้นเลือด ตัวอย่างนี้คืออินทิกรินαVβ3และα1β1และอื่น ๆ

จำนวนเต็มเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการเติบโตของมะเร็งความต้านทานต่อการรักษาที่เพิ่มขึ้นและเนื้องอกในเม็ดเลือด

มุมมองวิวัฒนาการ

การยึดเกาะที่มีประสิทธิภาพระหว่างเซลล์เพื่อสร้างเนื้อเยื่อนั้นไม่ต้องสงสัยเลยว่าเป็นลักษณะสำคัญที่ต้องมีอยู่ในการพัฒนาวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

การเกิดขึ้นของตระกูลอินทิกรินได้ย้อนกลับไปถึงการปรากฏตัวของเมตาโซเมื่อประมาณ 600 ล้านปีก่อน

สัตว์กลุ่มหนึ่งที่มีลักษณะทางเนื้อเยื่อของบรรพบุรุษคือมีรูพรุนซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าฟองน้ำทะเล ในสัตว์เหล่านี้การยึดเกาะของเซลล์เกิดขึ้นโดยเมทริกซ์โปรตีโอไกลแคนนอกเซลล์ ตัวรับที่เชื่อมโยงกับเมทริกซ์นี้มีบรรทัดฐานการผูกอินทิกรินทั่วไป

ในความเป็นจริงในสัตว์กลุ่มนี้มีการระบุยีนที่เกี่ยวข้องกับหน่วยย่อยเฉพาะของปริพันธ์บางชนิด

ในช่วงวิวัฒนาการบรรพบุรุษของเมตาโซนได้รับอินทรินและโดเมนที่มีผลผูกพันอินทิกรินซึ่งได้รับการอนุรักษ์ไว้ตลอดเวลาในกลุ่มสัตว์ใหญ่นี้

โครงสร้างความซับซ้อนสูงสุดของปริพันธ์จะเห็นได้ในกลุ่มของสัตว์มีกระดูกสันหลัง มีปริพันธ์ที่แตกต่างกันที่ไม่มีอยู่ในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังโดยมีโดเมนใหม่ แท้จริงแล้วมีการระบุปริพันธ์การทำงานที่แตกต่างกันมากกว่า 24 ชนิดในมนุษย์ในขณะที่แมลงหวี่แมลงวันผลไม้มีเพียง 5 ชนิดเท่านั้น

อ้างอิง

1. integrin มหาวิทยาลัยนาวาร์ราคลินิก กู้คืนจาก cun.es.
2. การครอบครอง Atlas ของเนื้อเยื่อวิทยาของพืชและสัตว์ กู้คืนจาก mmegias.webs.uvigo.es.
3. B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis และคณะ (2002) อณูชีววิทยาของเซลล์. พิมพ์ครั้งที่ 4. นิวยอร์ก: วิทยาศาสตร์การ์แลนด์. integrins กู้คืนจาก ncbi.nlm.nih.gov
4. RL Anderson, TW Owens & J. Matthew (2014). ฟังก์ชั่นโครงสร้างและเชิงกลของอินทิกริน ความคิดเห็นทางชีวฟิสิกส์.
5. integrin สืบค้นจาก en.wikipedia.org.
6. อินทิกรินคืออะไร? MBINFO กู้คืนจาก mechanobio.info.
7. S.Mac Fhearraigh และ D. Bruce บทบาทของปริพันธ์ในการส่งสัญญาณของเซลล์ กู้คืนจาก abcam.com.
8. AS Berghoff, O. Rajky, F.Winkler, R.Bartsch, J. Furtner, JA Hainfellner, SL Goodman, M.Weller, J. Schittenhelm, M. รูปแบบการบุกรุกในการแพร่กระจายของมะเร็งในสมอง เนื้องอกวิทยา.