第17章 细胞的社会联系教学内容

黏着斑(focal adhesion)
• 细胞与胞外基质 之间的连接方式
• 微丝—整联蛋白 • 维持细胞运动张
力以及影响细胞 生长信号传递
三、通讯连接
• 间隙连接(gap junction): 在动物组织细胞间分布非常广泛, 几乎
所有的动物组织细胞都利用间隙连接来进 行通讯联系
• 在神经冲动信息传递中的作用：电突触
• 细胞识别与黏着使具有相同表面特性的细胞 聚集在一起形成组织和器官
钙黏蛋白结构与功能
• 其胞外最后一个重复结构域在Ca2+ 结合后 彼此“嵌合”在一起，从而实现Ca2+ 依赖性 细胞黏着
• 细胞识别与黏着的分子基础是细胞表面的 细胞黏着分子(cell adhesion molecule)
• 黏着分子是整合膜蛋白，介导细胞与细胞 间的黏着或细胞与胞外基质的黏着
TK+
间
隙
连
接
TK-
• 在胚胎早期发育中的作用：
间隙连接存在于发育与分化的特定阶段 的细胞之间
间隙连接通透性的调节
• 对小分子物质的通透能力具有底物选择性 • 通透性受细胞质Ca2+ 浓度和pH调节 • 间隙连接的分布呈现动态变化
G. Gaietta et al., Science 296, 503 -507 (2002)
将电子致密物氢 氧化镧加入上皮细胞 一侧作为示踪物，不 能够通过紧密连接进 入细胞的另一侧
• 形成上皮细胞膜蛋 白与膜脂分子侧向 扩散的屏障，维持 上皮细胞极性
• 紧密连接形成的渗透屏障是相对的，某些小分 子可通过紧密连接，以细胞旁路途径从上皮细 胞层一侧转运或“渗漏”到另一侧
二、锚定连接
• 增强组织中细胞承 受机械力的能力
• 主要参与白细胞与血管内皮细胞之间的识别 与黏着，帮助白细胞经血流进入炎症部位
免疫球蛋白超家族(IgSF)
• 分子结构中具有与免疫球蛋白类似结构域 的细胞黏着分子超家族(不依赖于Ca2+)
• 大多介导淋巴细胞和免疫应答所需要的细 胞之间的黏着
整联蛋白(integrin)
• 普遍存在于脊椎动物细胞表面，异亲型结 合、Ca2+ 或Mg2+依赖性的细胞黏着分子， 主要介导细胞与胞外基质间的黏着
• 通过3 种方式介导细胞识别与黏着
同亲型结合、异亲型结合、衔接分子依赖性结合
钙黏蛋白(cadherin)
• 同亲型结合、Ca2+ 依赖的细胞黏着糖蛋白
钙黏蛋白介导高度选择性的细胞识别与黏着 • 通过调控钙黏蛋白的种类与数量能影响细
胞间的黏着与迁移，从而影响组织分化
小鼠8 细胞胚胎时期，表达E-钙黏蛋白将松散的分裂球细胞变成紧 密黏合的细胞。E-钙黏蛋白突变，会导致胚胎细胞的分离和死亡
• 由α、β 两个亚基形成跨膜异二聚体
• 整联蛋白通过与胞内骨架蛋白的相互作用介 导细胞与胞外基质的黏着
• 这一黏着通过自身结构域与纤连蛋白、层粘 连蛋白等含有RGD三肽的胞外基质成分结合
R--精氨酸 G--甘氨酸 D--天冬氨酸
整联蛋白介导的信号传递
• 整联蛋白参与的信号传递方向有“由内向外” 及“由外向内” 两种形式
Ø3 大类： ·封闭连接 ·锚定连接 ·通讯连接
Communication junctions 通讯连接
一、紧密连接（tighቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ junction）
• 一般存在于上皮细 胞之间
• 冰冻断裂复型技术 显示出它是由围绕 在细胞四周的“焊接 线”形成
主要功能： 形成渗透屏障eg. 血脑屏障(BBB)
• 涉及细胞内外配体活化细胞表面整联蛋白
• 血液凝固过程：“由内向外”传递信号
天疱疮小鼠模型
半桥粒(hemidesmosome)： • 细胞与胞外基质间的连接 • 中间丝----整联蛋白----层粘连蛋白
通过半桥粒，上 细胞可以黏着在 基膜上
与肌动蛋白纤维相连的锚定连接： 黏着带与黏着斑
• 黏着带(adhesion belt)
推测在动物胚胎 发育形态建成过程中 促使上皮细胞层弯曲 形成神经管等结构： 微丝—钙黏蛋白
胞间连丝(plasmodesma)
• 植物细胞间的通讯连接方式
第二节 细胞黏着及其分子基础
• 细胞连接需要细胞识别与黏着，然后在细 胞骨架和跨膜蛋白参与下形成细胞连接
• 同种类型细胞间的彼此黏着是许多组织结 构的基本特征
• 发育过程中，细胞间的识别、黏着、分离以 及迁移对胚胎发育及形态建成具有重要作用
• 上皮－间质转型涉及E-钙黏蛋白的表达与否
Kalluri R & Weinberg RA, 2009
• 癌细胞演进、干细胞分化与此有关
Kalluri R & Weinberg RA, 2009
选择素(selectin)
• 异亲型结合、Ca2+依赖性的细胞黏着分子
选择素是跨膜蛋白，其胞 外部分具有高度保守并能 识别其他细胞表面特异性 寡糖链的凝集素（lectin） 结构域
第17章 细胞的社会联系
维持机体的稳态平衡
• 多细胞生物体内没有“孤立”的细胞
• 通过细胞通讯、黏着、连接以及细胞与胞外基 质的相互作用构成复杂的细胞社会
• 决定细胞的行为和命运，包括结构与功能分化 、位置以及生死抉择，维持机体的稳态平衡
第一节 细胞连接
细胞连接(cell junction): 细胞质膜 的特化区域，通过膜蛋白、细胞骨架蛋白 或者胞外基质形成的细胞与细胞之间、细 胞与胞外基质之间的连接结构。
与化学突触传递信号不同，电突触的间隙连接有利于细胞 间的快速通讯
• 结构与成分: 基本结构单位是连接子, 形成一个直径
约1.5 nm 的亲水性通道
许多间隙连接单位往 往集结在一起形成大 小不一的片状结 密度梯度离心技术可 将质膜上的间隙连接 区域的膜片分离出来
功能:
• 代谢偶联：﹤1×103
放射自显影信号 放射性标记胸苷
• 细胞内锚蛋白+跨 膜黏附性蛋白
与中间丝相连的锚定连接：桥粒与半桥粒
• 桥粒(desmosome)：相 邻细胞内的中间丝通过 桥粒相互作用，将相邻 细胞连成一体，增强了 细胞抵抗外界压力与张 力的机械强度
• 中间丝—钙黏蛋白
桥粒结构
• 自身免疫缺陷病--天疱疮: 患者自身抗体 结合桥粒跨膜黏附性蛋白质，破坏桥粒结 构，导致上皮细胞间锚定连接丧失，体液 渗漏而产生严重的皮肤水疱病