第七章 细胞粘附蛋白

一种细胞衔接点，即整连蛋白的胞外结构域与细胞外基质相连，将上皮细 胞基质与下层基膜连接。
α6β4整联蛋白以层连蛋白为配体，参与半桥粒形成。
半桥粒与桥粒相比有两点不同∶ 一是参与连接的跨膜蛋白不是钙粘蛋白而是整联蛋白； 二是整联蛋白的胞外结构域不是与相邻细胞的整联蛋白相连 而是同胞外基质相连。
整联蛋白与细胞骨架蛋白的结合
细胞的结合效率提高。 目前发现RGD序列可广泛用于提高医学材料生物
相容性、抗血凝、治肿瘤、舒血管、材料表面内
皮化等方面，是一种极具发展潜力的肽类药物。
3.Fn的聚糖结构
Fn可有8-10条N-聚糖，也可不带聚糖。 Fn含一条 O-GalNAc 聚糖。
不同形式Fn的功能部分与糖链结构差异有关。
表皮和真皮中细胞间的相互作用分子
一些组织（如皮肤）的胞外基质只是一层薄膜，称基膜 （Basement membrane ）。如肾小球基膜,如同一张多孔滤膜，只 允许血液中水分子及小分子化合物进入肾小管。
human skin
Basement membrane in kidney glomerolus
ECM与细胞间的粘附作用
糖氨聚糖
几种细胞粘附分子及其互作方式
第一节 胞外基质粘附分子
一、纤连蛋白 二、层连蛋白
一、纤连蛋白（fibronectin, Fn）
1.Fn的一般特征
2.Fn的结构和基因
3.Fn的聚糖结构 4.Fn的功能
纤连蛋白（Fn）是一种多功能糖蛋白，存在于基质、
基膜及各种体液中,主要由成纤维细胞分泌。 多个结构域：肝素、胶原、纤维蛋白、蛋白聚糖、
整连蛋白类(部分整连蛋白组合以Ln为配体)和非整连蛋
白两大类： ①整连蛋白类:八种: a1β1、a2β1、a3β1、a6β1、 a7β1、a6β4、a5β3、a3β2、。 ②非整连蛋白类：9种:大多为糖结合蛋白，与层连蛋白 的亲和力普遍高于整联蛋白。
三、钙粘蛋白
钙粘蛋白（cadherin）:一类依赖钙的跨膜细胞粘
①分子结构:有3种内在同源序列（internal sequence homology）
.
纤连蛋白分子的结构域
RGD:存在于多种胞外基质分子中，已知67种蛋白质中有RGD序列，12种整联素 依赖RGD。 eg.将RGD固定于钛合金种植体表面，促进成骨细胞对钛合金的粘附，提高 种植义齿的成功率。 Eg.RGD环肽与药物结合，靶向治疗癌症。
肌动蛋白、DNA乃至细胞等专一性结合结构域。
Fn功能:细胞形态、组织器官整体性，细胞粘附、移 动、增殖、分化、吞噬等功能相关。
1.纤连蛋白（Fn）的特征
据分布的不同分成两种类型形式： ① 血浆Fn：存在于血浆，呈二聚体，可溶。 ② 细胞Fn：分泌并定位于细胞表面或进入胞外基 质，呈多聚体，仅在pH<3或>10.5时才溶解。
肽段很短，小于50个氨基酸（除β4亚基>1000个氨基酸外）。
α和β亚基的N端胞外肽段以非共价形成二聚体。两亚基均含丰
富的二硫键，具有紧密的折叠结构，利于抵抗蛋白酶水解。
α亚基近N端有7AA重复同源序列（KXGFFKR）肽段，组成七叶
β螺旋桨结构，与连蛋白活性的调节有关。外侧3-4同源序列
含Asp-X-Asp-X-Asp-Gly-X-X-Asp，为结合二价阳离子所必需,
② Fn基因
Fn是单一基因产物，产生多种mRNA剪接体（人多达10种）。
通常血浆型Fn分子中两个单体相差95个氨基酸，原因：同一
外显子的5’端存在两个剪接位点。 细胞结合结构域和肝素结合结构域之间含有270个核苷酸的完 整外显子，称作额外结构域（extra domain），编码完整的 Ⅲ型同源结构（EⅢ），为细胞型Fn所特有。 Fn基因高度保守，其中C端27个氨基酸是绝对保守（人和牛 40个AA相同）。
七、选凝素
与细胞粘附有关的细胞膜受体种类颇多，其中包括整连蛋白 (integrin)家族、层连蛋白受体、钙粘蛋白(cadherin) 、选凝 素家族、免疫球蛋白家族（如神经细胞黏附分子，NCAM）、选 凝素（selectin）、D44(分化簇) 和血管地址素等 .
一、整连蛋白（Integrin）
纤连蛋白基因的细胞特异性剪接
额外结构域
成纤维细胞：表达Fn的两个额外结构域（EⅢB、EⅢA），故可与 整联蛋白受体结合，使Fn粘附于细胞表面。 肝细胞：不表达Fn的额外结构域，故Fn不能粘附在细胞表面而进 入血液循环（血浆型Fn）。
③Fn与细胞结合
Fn借助分子中细胞结合结构域与多种细胞结合，
分子中GRGDS（Gly,Arg,Gly,Asp,Ser）序列使分子与
上，影响细胞的成熟。
实验：红系母细胞及分化不完全的网织红细胞能特异
地粘附于铺有Fn的平皿上，随着红细胞分化成熟,Fn亲
和力逐渐失去，这是因为细胞成熟过程中Fn受体的丢失 或修饰。
红细胞分化：红系定向祖细胞-原红母细胞-幼红细胞-网织红 细胞-成熟红细胞。
③Fn与血凝及损伤修复
血凝反应：纤维蛋白网状结构与血液中纤连蛋白结 合，形成更坚固的血凝块。 组织损伤时，成纤维细胞及免疫系统细胞（包括巨噬 细胞）移动至损伤部位。此过程需要Fn分子参与。
Fn的糖基化与其溶解度和抵抗蛋白酶的作用有关。
4. Fn 的功能
Fn对肝素、胶原、纤维蛋白、蛋白聚糖、肌动蛋白、 DNA乃至细胞等都具有很高的亲和力， 从而引发一系
列体液内或细胞内的变化。
Fn对细胞的作用.通过细胞膜表面的受体-整连蛋白完 成的。使Fn－受体－细胞骨架蛋白连成一体.
① Fn与细胞的粘附和移动
粘附启动时，骨架蛋白在粘着斑（focal adhesion，细胞骨架
和质膜的特化结构）质膜内侧有机聚集，如粘着斑蛋白二聚化， 再与踝蛋白(talin，而粘着带无踝蛋白)，桩蛋白（paxillin）、整联蛋白介导的信号转导
整联蛋白的信号转导由粘着斑复合物形成而开始，与
②层连蛋白的糖链
Ln含糖达12-15%，绝大部分的聚糖是复合型N-聚
糖，结构形式多样。
糖链特征：末端半乳糖，也有唾液酸和多聚乙酰氨 基乳糖结构。
具有组织和种族特异性
2.层连蛋白的功能
Ln介导上皮细胞及内皮细胞与基膜粘连，从而影
响细胞的生长、分化和运动； Ln与某些疾病，如糖尿病、肾病、类风湿性关节
功能区的胞间粘附相关； C端：通过与胞内α、β、γ连环蛋白 （catenin）等分子结合，将钙粘蛋 白结合到骨架蛋白-肌动蛋白丝上．
catenin
蛋（vitronectin,Vn）、骨桥蛋白(osteopontin,Op）等；
细胞表面粘附分子：整联蛋白(integrin)、钙粘蛋白（cadherin）层连蛋白受体 （laminin receptor,Ln-R）、细胞间粘附分子（intercellular adhesion molecule ,ICAM）、血管细胞粘附分子（vascular cell adhesion molecule, VCAM）、选凝素（selectin）、CD44(cluster of differentiation) 等； 一般认为，“细胞外基质-整合素-细胞骨架系统”是细胞感受重力的主要亚细胞结 构 。
第七章 细胞粘附分子
第一节 细胞外基质粘附分子
第二节 细胞表面粘附分子
多细胞生物组织细胞间填充着由多种蛋白质和多糖等组成的 胞外基质（extracellular matrix,ECM），连接细胞并交织成网 络结构，交织其间的细胞可沿着网络移动。细胞粘附分子：
胞外基质分子：胶原、纤连蛋白（fibronectin,Fn）、层连蛋白(laminin,Ln)、玻连
附分子，在胞间连接、维持组织形态及胚胎组织分
化等方面起重要作用
钙粘蛋白:Ⅰ型膜蛋白,为唾液酸化的糖蛋白，含
723-748个氨基酸，具多种形式，50-60同源%。
钙粘蛋白的结构
结构分4个部分：信号肽，细胞外片段 （5个功能区），跨膜片段，细胞内片段
胞外近N端：3个含有钙结合部位；
最外侧功能区：His-Ala-Val三肽与该
④ Fn聚糖的作用
保护Fn免遭蛋白酶水解.
与胚胎期某些细胞的移动和细胞到达靶部位有关.
二、层连蛋白（laminin, Ln）
基膜含有Ⅳ型胶原、硫酸肝素蛋白聚糖、巢蛋白 （entactin）和层连蛋白。Ln也称Ⅳ型胶原基质。
1.层连蛋白（Ln）的结构
① 分子结构及功能域
Ln是多结构域糖蛋白，Mr900kD;3条多肽链（A、B1和B2）通过 二硫键连接，呈十字型。 A链:C端为一庞大的球形结构，为硫酸 肝素结合位点； B1链:N端两小球构成Ⅳ型胶原结合区; B2链:N端小球结合胶原或硫酸酯； 三股链形成的中间区域可与许多细 胞表面的整连蛋白结合。
整联蛋白信号相关的许多蛋白质参与了生长因子受体介
导的信号转导
整联蛋白可引起蛋白酪氨酸磷
酸化，该酶称为酪氨酸蛋白激酶
（TPK），也称粘着斑激酶(focal
adhesion kinase, FAK）
粘着斑连接
粘着斑激酶的结构和信号转导
二、层连蛋白受体
层连蛋白受体（Ln-R）较广泛地分布于各种细胞表 面。已知的有17种，据其结构以及Ln作用方式,可分为
血小板的整连蛋白仅为α2bβ3．
2.整连蛋白与细胞骨架蛋白
含β1亚基的整连蛋白：介导细胞与细胞外基质成分之间的粘附。 含β2亚基的整连蛋白：存在于各种白细胞表面，介导细胞间的 相互作用。 β3亚基的整连蛋白：存在于血小板表面，介导血小板的聚集， 并参与血栓形成。 β4可与肌动蛋白及其相关蛋白质结合。 α6β4整连蛋白以层连蛋白为配体,参与半桥粒（hemidesmosome)
二价阳离子影响配体的亲和力和专一性。
整连蛋白配体3类： ECM成分：纤连蛋白,玻连蛋白,层黏连蛋白等)； 免疫球蛋白类黏附分子：如ICAM(胞间黏附分子)、VCAM(血管细胞黏附分子) 血清游离蛋白分子：如血清纤维蛋白原。