结构生物化学/细胞信号通路/旁分泌信号
在旁分泌相互作用中,诱导细胞的蛋白质与邻近响应细胞的受体蛋白相互作用。诱导物不会从产生它的细胞中扩散出去。旁分泌相互作用有三种类型
1) 一个细胞上的蛋白质与其旁边细胞上的对应受体结合。
2) 一个细胞上的受体与其来自另一个细胞的细胞外基质上的配体结合。
3) 信号从一个细胞的细胞质通过细胞质传递到邻近细胞。
旁分泌信号是一种细胞间通讯类型,通过细胞膜的寡糖、脂类或蛋白质成分传递。许多旁分泌信号影响发射细胞或附近的邻近细胞。旁分泌信号发生在具有由跨膜通道(称为连接蛋白)连接的广泛紧密接触的质膜的相邻细胞之间。与其他类型的细胞信号传导(如旁分泌和内分泌)不同,旁分泌信号传导需要参与的两个细胞之间的物理接触。
旁分泌相互作用有三种信号传导模式
Notch 通路
细胞外基质
间隙连接
Notch 通路
Notch 蛋白被表达 Delta、Jagged 或 Serrate 蛋白在其细胞膜中的细胞激活,并且存在于大多数多细胞生物中。Notch 蛋白延伸穿过细胞膜,并且具有暴露于外部的外部隔室,它在那里接触 Delta、Jagged 或 Serrate 蛋白,这些蛋白从邻近细胞突出来。当与这些配体之一结合时,Notch 蛋白会发生构象变化,使其能够被蛋白酶切割。被切割的部分进入细胞核并与 CSL 家族的非活性转录因子结合。当与 Notch 蛋白结合时,CSL 转录因子激活其靶基因。
哺乳动物中存在四种不同的 Notch 受体:NOTCH1、NOTCH2、NOTCH3 和 NOTCH4。Notch 受体是一种单次跨膜受体蛋白。
1917 年,托马斯·亨特·摩根在果蝇黑腹果蝇的一个品系的翼片中发现了 Notch 基因。随着 1980 年代分子分析和测序的进行,进行了进一步的分析。
Notch 蛋白的信号通路对于胚胎生命和成年期的细胞间通讯至关重要。它在以下方面发挥作用
1.) 神经功能和发育
2.) 心脏瓣膜稳态以及与心血管系统疾病相关的其他后果
3.) 内分泌和外分泌胰腺的细胞谱系规范
4.) 调节哺乳腺体在几个发育阶段的细胞命运
5.) 稳定动脉内皮命运和血管生成(从预先存在的血管中生长新的血管)。
6.) 在原始瓣膜形成和心室发育和分化过程中,调节内皮和心肌之间至关重要的细胞间通讯事件。
7.) 影响细胞的二元命运决定——在胃中分泌和吸收谱系之间
8.) 骨骼发育期间造血干细胞隔室的扩张以及参与成骨谱系,推断 Notch 在骨再生和骨质疏松症中的潜在治疗作用
涉及 Notch 信号传导的疾病包括:T-ALL(T 细胞急性淋巴细胞白血病)、CADASIL(伴有皮质下梗塞和脑白质病变的脑血管病)、多发性硬化症(MS)、法洛四联症、阿拉吉尔综合征以及其他疾病。
细胞外基质作为关键发育信号的来源
细胞外基质由细胞分泌到其直接环境中的大分子组成。大分子在细胞之间的区域形成非细胞材料区域。细胞外基质由胶原蛋白、蛋白聚糖和各种专门的糖蛋白分子(如纤连蛋白和层粘连蛋白)组成。这两个糖蛋白分子负责将基质和细胞组织成有序的结构。
纤连蛋白是一种由许多细胞类型合成的巨大糖蛋白二聚体。它的功能是充当连接细胞彼此和与其他基质(如胶原蛋白和蛋白聚糖)的通用粘附分子。它具有几个不同的结合位点,它们与适当分子的相互作用导致细胞与细胞外基质的正确排列。File:PBB Protein FN1 image.jpg
层粘连蛋白与 IV 型胶原蛋白一起是称为基底膜的细胞外基质类型的主要成分。层粘连蛋白在组装细胞外基质、促进细胞粘附和生长、改变细胞形状以及允许细胞迁移方面发挥作用。细胞结合层粘连蛋白和纤连蛋白的能力取决于其对这些大分子的细胞结合位点的细胞膜受体的表达。纤连蛋白受体复合物在细胞外部与纤连蛋白结合,并在细胞内部与细胞骨架蛋白结合。纤连蛋白受体复合物跨越细胞膜,将两种类型的基质联合起来。在外部,它与细胞外基质的纤连蛋白结合,而在内部,它作为运动细胞的肌动蛋白微丝的锚定位点。这些受体蛋白被称为整合素,因为它们整合了细胞外和细胞内支架,使它们能够协同工作。在细胞外侧,整合素结合精氨酸-赖氨酸-天冬氨酸 (RGD) 序列,而在细胞质侧,整合素结合到连接到肌动蛋白丝的两种蛋白质——塔林和α肌动蛋白。双重结合使细胞能够通过使肌动蛋白微丝对固定的细胞外基质收缩来移动。整合素与细胞外基质的结合可以刺激 RTK-Ras 通路。当一个细胞的细胞膜上的整合素与邻近细胞分泌的纤连蛋白或胶原蛋白结合时,整合素可以通过连接整合素与 Ras G 蛋白连接的衔接蛋白样复合物激活酪氨酸激酶级联反应。通过间隙连接直接传递信号
间隙连接,也称为缝隙连接,由连接蛋白构成,充当相邻细胞之间的通讯通道。膜中的六个相同的连接蛋白组成一个连接蛋白(半通道),两个连接蛋白组成一个间隙连接。一个细胞的通道复合物连接到另一个细胞的通道复合物,使两个细胞的细胞质连接起来。当两个相同的连接蛋白连接在一起形成间隙连接时,它被称为同型间隙连接。当有一个同聚连接蛋白和一个异聚连接蛋白连接在一起,或者两个异聚连接蛋白连接在一起时,它被称为异型间隙连接。间隙连接的特性包括
1.) 它们允许细胞之间直接的电通信
2.) 它们允许通过传递小的第二信使在细胞之间进行化学通讯
3.) 它们允许小于 1,000 道尔顿的分子通过
4.) 确保通过间隙连接传递的分子和电流不会泄漏到细胞内空间。
以下是自分泌与旁分泌信号模式的示例。在自分泌信号传导的步骤 1 中,信号传导受膜锚定配体的预前体延伸的去除调节,然后在步骤 2 中受控地从膜中释放。方向限制是释放要求的原因。另一方面,在旁分泌信号传导的步骤 1 中,需要释放预前体延伸,然后在步骤 2 中与邻近细胞上的辅助分子结合。此外,自分泌配体与其产生它们的细胞结合,而旁分泌配体与其邻近细胞结合。