细胞连接

细胞识别和黏连的分子基础
p200
参与细胞粘着的4类粘着分子: 1 选择蛋白(selectin) 2 免疫球蛋白超家族(IgSF)的某些成员 3 钙粘着蛋白(cadherin) 4 整合蛋白(integrin)家族的某些成员
A 选择素(selectin)
膜整合糖蛋白，能够特异识别并结合从另一个细
Ca2+,Mg2+,and/or Mn2+ are shown as orange spheres.
A model of integrin activation
inactive
The switch in conformation is triggered by the binding of a proteinextracellular matrix(ECM).
III 细胞之间的识别与粘着 P199 Cell-cell recognition and adhesion 细胞识别(Cell recognition)：细胞对同种或异种细胞 、同源或异源细胞及对自己和异己分子的认识和 鉴别。 细胞粘着(Cell adhesion) ：在细胞识别基础上，同类 细胞发生聚集形成细胞团或组织的过程。
Mechanically separated marine sponges reassemble through species-specific homotypic cell adhesion.
a. Two sponges (orange/yellow) growing in the wild. b. After mechanical disruption and mixing of both types of intact sponges, the individual cells were allowed to re-associate for ~30min with gentle stirring.
Model of cell-cell adhesion resulting from the specific interactions of the Ig domains of 2 L1 molecules projecting from the surfaces of neighboring cells.
粘着斑区域的细胞质膜含有一大类整合蛋白(大多数为 51)，以连接胞外物质与胞内细胞骨架的微丝肌动蛋白。
Steps in the process of cell spreading
30min
2h
1h 24h Scanning electron micrographs showing the morphology of mouse fibroblasts at successive times during attachment and spreading on glass coverslips. Cells were fixed after 30min, 1h, 2h,24h.
platelets and endothelial cells; ) L-selectin: 各种白细胞(leukocytes -white blood cells) .
主要介导血液循环中的白细胞在有炎症和血块的血管壁 部位－内皮细胞暂时性相互作用(白细胞的起始黏着)。
一个小的细胞质结构域 一个单次跨膜区 一个大的细胞外片断
细胞通过细胞表面跨膜的integrin介导细胞外基质与细 胞骨架的连接：两种特殊结构－粘着斑和半桥粒将细 胞锚定在基质上(anchoring cells to their substratum) 1) 粘着斑(focal adhesion)：主要发生在体外 (书p205） 细胞与培养皿底部的相互作用-动物细胞培养“贴壁生长” 体外培养时，当成纤维细胞和上皮细胞铺展在培养皿底 部时，细胞的下表面并不是全部一致地贴在底部，而是被 锚定在培养皿表面一些分散和独立的位点上，称粘着斑。 (In vitro when fibroblasts or epithelial cells spread onto the
amphibian cell are seen to associate with the inner surface of the membrane in the region of a focal adhesions.
第一个分离和鉴定的整联蛋白 是纤连蛋白受体
2) 半桥粒(Hemidesmosomes): 体 内，主要位于上皮细胞的基底面， 把上皮细胞锚定在其下方的基膜 上。(p204)
是白细胞穿过血管进入感染部位的第一步。(p201)
B 免疫球蛋白 immunoglobulin superfamily (Ig SF) 大多数为膜整合蛋白，存在于淋巴细胞表面，多数介导 淋巴细胞与需要进行免疫反应的细胞(巨噬细胞、淋巴细胞) 间的粘着反应； 某些IgSF成员，如V-CAM (vascular cell adhesion molecule，血管细胞粘着分子)、N-CAM (neural 神经细胞 粘着分子)和L1(参与胚胎神经系统的轴突的生长，促使生长 锥-growth cone延伸。), 在神经系统发育中有重要作用。
II 细胞外基质与细胞的相互作用
(cell-matrix adhesion)
1 整联蛋白(integrin) p201
*是一类跨质膜的细胞外基质的受体蛋白；目前已发现 约20多种。 *是一种跨膜的异二聚体，两个跨膜的多肽链，亚基 通ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ非共价结合在一起。 *整联蛋白两个亚基的细胞外部分都能与细胞外基质 结合，不同的整合蛋白识别不同的序列；胞内的尾部则 与细胞骨架相连。
A model of the lectin domain of E-selectin
对方细胞糖 基配体结构 糖基配体
血管内皮细胞应答感染部位发出的化学信号，合成特异的跨膜蛋 白－selectin,识别血液中的嗜中性粒细胞表面糖脂和糖蛋白携带 的特异糖基，引起嗜中性粒白细胞与血管壁的黏着的起始阶段；
不同的细胞外基质成分
Integrin(v3) conformations (2002) by x-ray crystallography and electron microscopy
(1) Ribbon drawing of the extracellular domains in the “bent” conformation: Inactive (2)The “upright” conformation, which is thought to represent the active (i.e. ligandbinding) structure
Focal adhesions (integrins) on the surfaces of human fibroblasts, cells were grown directly on the flat surface of a culture dish.
体外培养细胞
a.培养细胞荧光抗体标记，整合蛋白 (integrin)肌动蛋白微丝(F-actin): the integrins are localized in small patches that correspond to the sites of focal adhesions. b. The bundles of F-actin in a cultured
active
整合蛋白的功能：p201-202
1）作为跨膜接头，两个亚基胞外部分与细胞外基质连接 ，胞质端常与细胞骨架的肌动蛋白(F-actin)相连，将细胞 内外连接起来－整合蛋白的细胞粘着作用。 2）胞内结构域还可同蛋白激酶作用，如黏着斑激酶 (focal adhesion kinase, FAK)，integrin与细胞外基质的结 合可引起自身构象的变化，成为激活状态来激活这些蛋 白激酶的活性，将外环境信号传递如细胞内，是一种 outside-in 信号传递体，从而影响细胞的运动、生长 、甚至生存。
胞表面伸展出的寡糖链中特定的糖基团，是细胞表 面受体。
都识别其它细胞表面小的出现在某些糖蛋白或糖脂的4糖 基团，其结合是Ca2+依赖性。 已知的三种类型如下： E-selectin:血管内皮细胞(present on endothelial cells); P-selectin：活化的血小板和内皮细胞表面(present on
bottom of a culture dish, the lower surface of the cell is not pressed uniformly against the substratum, is anchored to the surface of the dish only at scattered discrete site, called...).
对胚胎发育及成体正常结构功能有重要作用；细胞通过 识别、粘着形成不同类型的组织。
胚胎发育，细胞间细胞黏着的强度决定细胞在胚层中 的分布。器官形成时，细胞黏着使相同表性的细胞聚集 一起形成器官。
b.从鸡翅前软骨分离 的细胞＋鸡心室分 离的细胞混合后两 种细胞自行分开。 －电镜照片
a.两栖动物早期胚胎的外胚层 、中胚层细胞解离为单细胞并 混合。外胚层细胞移动到聚合 体的外表面，中胚层细胞内 部，然后分化成正常情况下应 分化的各种结构。
a fixed cultured fibroblast showing colocalization of the 51
integrin (green) and actin(red)-containing stress fibers.
基因敲出(knock out)小鼠的实验表明： α8 knockouts show kidney defects α4 knockouts exhibit heart defects α5 knockouts display vascular defects • 缺少了不同的整合蛋白亚基具有不同的表型，从而推测 大多数整合蛋白在细胞表面的位置具有特异性。 • 一种integrin可有几种不同的配体，一种配体可与不同的 integrin结合，但特定组织和条件下，integrin与配体间 作用是相互的。
N-CAM and L1 have a similar 3-dimensional structure, play important roles in nerve outgrowth, synapse formation, and other events during the development of the nervous system.
In vivo, the tightest cell-substrate connections are mediated by hemidesmosomes, basal attachments of epithelial cells to the basement membrane. Contact between intracellular and extracellular structures occurs via intergrins. 与粘着斑－胞内微丝肌动蛋白不同， 半桥粒－胞内中间纤维角蛋白相连。
主要功能是介导细胞－细胞外基质之间的黏着，但 有些也可介导细胞－细胞之间的黏着。
整合蛋白的结构： 链：胞外部分N端由7个 重复模块构成，折叠成一 平展的环状结构域(七叶螺 旋桨, 7-bladed -propeller) 。 还有一个球状的I结构域， 位于螺旋桨顶端，面向胞 外空间。 链：只有I结构域或类I结 构域(I-like domain)。
类型：
V-CAM：vascular cell-adhesion molecular N-CAM and L1: neural cell-adhesion molecular
(Some LgSF members, such as V-CAM、 NCAM and L1 mediate adhesion between nonimmune cells.)