ลามินิน: ลักษณะโครงสร้างหน้าที่ประเภท - ชีววิทยา - 2025

lamininเป็นโปรตีนซึ่งเป็น extracellular เมทริกซ์ของเมมเบรนชั้นใต้ดินของเนื้อเยื่อเยื่อบุผิวในสัตว์มีกระดูกสันหลัง โปรตีนประเภทนี้ให้การสนับสนุนการผูกมัดระหว่างเซลล์ของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันเพื่อให้พวกมันทำงานร่วมกันและการบดอัดของสิ่งเหล่านี้

โดยทั่วไปลามินินมีหน้าที่ในการสั่งซื้อเครือข่ายโปรตีนที่ซับซ้อนซึ่งประกอบเป็นเมทริกซ์นอกเซลล์หรือเมมเบรนชั้นใต้ดินของเนื้อเยื่อ มักพบลามินินที่เกี่ยวข้องกับโปรตีนเช่นคอลลาเจนโปรตีโอไกลแคนเอนแทคตินและเฮปาแรนซัลเฟต

ลามินินและการมีส่วนร่วมในเมมเบรนชั้นใต้ดินของสัตว์มีกระดูกสันหลัง (ที่มา: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) ผ่าน Wikimedia Commons)

เมมเบรนชั้นใต้ดินที่สลับซับซ้อนนี้เรียงลำดับโดยลามินินแยกส่วนของเยื่อบุผิวของเนื้อเยื่อกล่าวคือเมทริกซ์นอกเซลล์แต่ละเซลล์จะแยกเอนโดทีเลียมออกจากเมโซธีเลียมและเมทริกซ์นอกเซลล์ของเมโซธีเลียมจะแยกชั้นนี้ออกจากเยื่อบุผิว

งานวิจัยจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าการแสดงออกของยีนลามินินที่กลายพันธุ์อาจเป็นอันตรายต่อเซลล์เนื่องจากพวกมันมีหน้าที่ควบคุมปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนเกือบทั้งหมดที่เกิดขึ้นภายในเมมเบรนชั้นใต้ดิน

มีความหลากหลายของตระกูลลามินินในสัตว์มีกระดูกสันหลังทุกชนิด สิ่งเหล่านี้แตกต่างกันไปในองค์ประกอบรูปแบบฟังก์ชันและที่มา ในบุคคลเดียวกันในเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันสามารถพบลามินินที่แตกต่างกันแต่ละอันปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมของเนื้อเยื่อที่แสดงออก

ลักษณะของลามินิน

โมโนเมอร์หรือหน่วยลามินินประกอบด้วยเฮเทอโรไตรเมอร์ของโซ่ไกลโคโปรตีนที่แตกต่างกันสามสาย โปรตีนเหล่านี้มีหลายโดเมน (หลายโดเมน) และเป็นส่วนสำคัญของการพัฒนาเนื้อเยื่อของตัวอ่อนในระยะเริ่มต้น

รูปทรงทั่วไปของลามินินคือ "ไม้กางเขน" หรือ "Y" แม้ว่าบางชนิดจะมีรูปร่างเป็นแท่งยาวที่มีกิ่งก้านสี่กิ่ง รูปแบบเล็ก ๆ นี้ช่วยให้ลามินินแต่ละชนิดควบคุมการรวมตัวที่เหมาะสมจากตำแหน่งใด ๆ ในเนื้อเยื่อ

ลามินินมีน้ำหนักโมเลกุลสูงซึ่งอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของลามินินตั้งแต่ 140 ถึง 1,000 kDa

โดยทั่วไปเมมเบรนชั้นใต้ดินแต่ละชั้นจะมีลามินินชนิดต่างๆอยู่ภายในและนักวิทยาศาสตร์บางคนเสนอว่าลามินินเป็นตัวกำหนดส่วนใหญ่ของการทำงานทางสรีรวิทยาของเยื่อชั้นใต้ดินของเนื้อเยื่อที่พบ

ในสัตว์ที่มีกระดูกสันหลังมีการพบลามินินอย่างน้อย 15 ชนิดโดยจัดอยู่ในวงศ์เดียวกันเนื่องจากพวกมันถูกสร้างขึ้นจากขอบเดียวกัน แต่มีส่วนผสมที่แตกต่างกัน พบในสัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลังระหว่าง 1 ถึง 2 ส่วนที่แตกต่างกัน

การศึกษาในปัจจุบันชี้ให้เห็นว่าลามินินของสัตว์มีกระดูกสันหลังทุกชนิดเกิดขึ้นจากความแตกต่างของยีน orthologous นั่นคือยีนทั้งหมดที่เป็นรหัสของลามินินมีต้นกำเนิดร่วมกันจากสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง

โครงสร้าง

แม้จะมีฟังก์ชั่นจำนวนมากที่ควบคุมลามินิน แต่ก็มีโครงสร้างที่ค่อนข้างเรียบง่ายซึ่งส่วนใหญ่ได้รับการอนุรักษ์ไว้ในประเภทต่างๆที่เป็นที่รู้จัก

ลามินินแต่ละตัวประกอบด้วยโซ่ที่แตกต่างกันสามสายซึ่งพันกันเป็น "เส้นใยสาน" ชนิดหนึ่ง แต่ละเครือข่ายทั้งสามถูกระบุว่าเป็นอัลฟา (α) เบต้า (β) และแกมมา (γ)

การก่อตัวของทริมเมอร์ของลามินินแต่ละอันขึ้นอยู่กับการรวมกันของบริเวณขั้ว C ของแต่ละโซ่ ภายในแต่ละโมเลกุลโซ่เหล่านี้จับคู่ผ่านพันธะเปปไทด์และสะพานไดซัลไฟด์สามตัวที่ให้โครงสร้างมีความแข็งแรงเชิงกลสูง

แผนผังโครงสร้างของลามินิน (ที่มา: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) ผ่าน Wikimedia Commons)

การสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของโมโนเมอร์ลามินินทั่วไปมีรายละเอียดว่าโครงสร้างเป็นไม้กางเขนที่ไม่สมมาตรชนิดหนึ่งซึ่งมีแขนยาวประมาณ 77 นาโนเมตร (นาโนเมตร) มีลักษณะเป็นรูปทรงกลมที่โดดเด่นที่ปลายด้านใดด้านหนึ่ง

นอกจากนี้ยังสังเกตเห็นแขนสั้นสามแขนสองอันที่ประมาณ 34 นาโนเมตรและอีกหนึ่งอันที่ประมาณ 48 นาโนเมตร แขนแต่ละข้างสิ้นสุดในปลายทรงกลมคล้ายกับโซ่หลัก แต่มีขนาดเล็กกว่า

ความแตกต่างระหว่างลามินินประเภทต่างๆส่วนใหญ่เกิดจากความแตกต่างของโซ่αซึ่งสามารถพับได้อย่างน้อยสามวิธี แม้ว่าในปัจจุบันจะมีการระบุรูปแบบต่างๆสำหรับเครือข่ายทั้งหมด:

• 5 รูปแบบที่แตกต่างกันหรือโซ่ของลามินินα
• โซ่β 3 รูปแบบ
• 3 รูปแบบสำหรับโซ่γ

คุณสมบัติ

หน้าที่ที่สำคัญที่สุดและได้รับการศึกษาโดยทั่วไปของลามินินคือการมีปฏิสัมพันธ์กับตัวรับที่ยึดตัวเองบนเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ที่อยู่ติดกับเมมเบรนชั้นใต้ดินที่พบ

ปฏิสัมพันธ์นี้ทำให้โปรตีนเหล่านี้มีส่วนร่วมในการควบคุมกิจกรรมของเซลล์หลาย ๆ เซลล์และเส้นทางการส่งสัญญาณ ควรกล่าวถึงหน้าที่ของพวกมันขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์กับตัวรับเฉพาะบนผิวเซลล์ (ปัจจุบันตัวรับเมมเบรนจำนวนมากถูกจำแนกตามความสามารถในการจับกับลามินิน)

อินทิกรินเป็นตัวรับที่ทำปฏิกิริยากับลามินินและตัวรับ "ไม่ใช่อินทิกริน" คือตัวรับที่ไม่มีความสามารถในการจับกับโปรตีนเหล่านี้ ตัวรับประเภท“ non-integrin” ส่วนใหญ่คือโปรตีโอไกลแคนบางชนิด dystroglycans หรือ syndecans

การเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อของอวัยวะในร่างกายเกิดขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนลามินินในช่วงต้นซึ่งตอนแรกติดอยู่ในเมมเบรนชั้นใต้ดินของเนื้อเยื่อที่ประกอบขึ้นเป็นอวัยวะเด็กและเยาวชน

ในบรรดาลามินินประเภทที่ได้รับการศึกษามากที่สุดคือลามินิน -1 ซึ่งเชื่อมโยงโดยตรงกับการเติบโตของแอกซอนของเซลล์ประสาททุกประเภทภายใต้สภาวะในหลอดทดลองเนื่องจากสิ่งเหล่านี้ควบคุมการเคลื่อนไหวของ "กรวยการเจริญเติบโต" ใน พื้นผิวของเซลล์ประสาท

ศัพท์และประเภท

นักชีวเคมีถือว่าตระกูลลามินินเป็นตระกูลโปรตีนที่ใหญ่มากซึ่งยังมีสมาชิกเพียงไม่กี่คนที่รู้จัก อย่างไรก็ตามเครื่องมือที่ทันสมัยจะช่วยให้สามารถมองเห็นลามินินชนิดใหม่ได้ในเวลาอันสั้น

โปรตีนดังกล่าวแต่ละตัวจะถูกระบุด้วยตัวเลขโดยเริ่มจาก 1 ลงท้ายด้วยเลข 15 (ลามินิน -1, ลามินิน -2 …ลามินิน -15)

นอกจากนี้ยังใช้ระบบการตั้งชื่ออีกประเภทหนึ่งซึ่งระบุประเภทของโซ่ที่ลามินินแต่ละตัวมี ตัวอย่างเช่นลามินิน -11 ประกอบด้วยโซ่อัลฟา (α) -5 โซ่เบต้า (β) -2 และโซ่แกมมา (γ) -1 ดังนั้นจึงสามารถตั้งชื่อว่าลามินิน -521 ได้

นอกจากนี้ลามินินแต่ละชนิดยังถูกจัดประเภทตามหน้าที่ที่เกี่ยวข้องและตามเนื้อเยื่อเฉพาะของร่างกายที่มีส่วนร่วมด้วย ตัวอย่างบางส่วนของลามินิน ได้แก่ :

• Lamina-1: มีส่วนร่วมในการพัฒนาเยื่อบุผิว
• Laminin-2: เกี่ยวข้องกับการพัฒนา myogenic ของเนื้อเยื่อทั้งหมดระบบประสาทส่วนปลายและเมทริกซ์ของ glomeruli
• Lamina-3: มีส่วนร่วมในการเชื่อมต่อของเอ็นกล้ามเนื้อ
• Lamina-4: ทำงานในจุดเชื่อมต่อของประสาทและกล้ามเนื้อและในเมทริกซ์ mesangial ของ glomeruli
• Laminin-5, 6 และ 7: ทำหน้าที่ได้ดีกว่าในเนื้อเยื่อของผิวหนัง

อ้างอิง

1. คนงานเหมือง JH และ Yurchenco, PD (2004) ลามินินทำหน้าที่ในการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเนื้อเยื่อ Annu รายได้ Cell Dev. Biol., 20, 255-284
2. Rasmussen, DGK และ Karsdal, MA (2016) Laminins ในชีวเคมีของ Collagens, Laminins และ Elastin (หน้า 163-196) สำนักพิมพ์วิชาการ.
3. Sasaki, T. , Fässler, R. , & Hohenester, E. (2004) ลามินิน: จุดสำคัญของการประกอบเมมเบรนชั้นใต้ดิน วารสารชีววิทยาของเซลล์, 164 (7), 959-963.
4. Timpl, R. , Engel, J. และ Martin, GR (1983) ลามินิน - โปรตีนมัลติฟังก์ชั่นของเยื่อชั้นใต้ดิน แนวโน้มทางวิทยาศาสตร์ชีวเคมี, 8 (6), 207-209.
5. Timpl, R. , Rohde, H. , Robey, PG, Rennard, SI, Foidart, JM, & Martin, GR (1979) ลามินิน - ไกลโคโปรตีนจากเยื่อชั้นใต้ดิน วารสารเคมีชีวภาพ, 254 (19), 9933-9937.
6. Tryggvason, K. (1993). ตระกูลลามินิน ความคิดเห็นปัจจุบันในชีววิทยาของเซลล์, 5 (5), 877-882