结构生物化学/蛋白质/整合素蛋白
整合素蛋白是细胞粘附受体分子，介导细胞与其周围组织（包括其他细胞或细胞外基质）之间的粘附。整合素蛋白因其能够通过结合细胞外的配体和细胞内的信号分子来整合细胞外和细胞内环境而得名。它们在免疫系统、细胞信号转导、吞噬作用、细胞迁移、细胞外基质组装和调节细胞周期中也发挥着重要作用。整合素蛋白已知能传递有关细胞内部状态的信息到细胞外基质，并从细胞外基质传递信息到细胞。这使得细胞能够快速响应外部环境的变化，并维持稳态。血小板凝血就是一个很好的例子。通常，受体会将细胞周围的分子信息传递给细胞，以便细胞启动响应，而整合素蛋白除了执行这种“外向内”信号转导外，还能执行“内向外”信号转导。“内向外”信号转导是指它们将来自细胞外基质的信息传递给细胞，并将细胞的状态传递到外部，从而使细胞能够快速响应环境变化。整合素通常处于非活性状态，在需要时才会结合受体。整合素蛋白有多种类型，许多细胞在其表面有多种类型。整合素蛋白几乎存在于所有动物细胞中，并且已在人类中得到广泛研究，尤其是在人类中。
整合素是异二聚体分子，非共价结合。18 个 α 亚基和 8 个 β 亚基在脊椎动物中形成 24 种已知的 αβ 对。这种多样性解释了配体识别（图 1）、与细胞骨架成分结合和与下游信号通路耦合的多样性。β2 和 β7 整合素仅在白细胞中表达，而 β1 整合素在全身的各种细胞中表达。
启动，也称为“内向外”信号转导，通过接收来自细胞表面受体的刺激来动态调节整合素的粘附性，这些受体检测趋化因子、细胞因子和外来抗原，导致向细胞内发送信号，从而改变对细胞外配体的粘附性。此外，配体结合将信号从细胞外域传递到细胞质的“外向内”方向。这些特性是它们在免疫系统中发挥正常功能的关键。
一半的整合素 α 亚基包含一个称为插入（I）结构域或 von Willebrand 因子 A 结构域的 200 个氨基酸区域。α I 结构域是包含该区域的整合素中的主要配体结合位点。该结构域是第一个被结晶的结构域。α I 结构域有利于二核苷酸结合，α 螺旋围绕中心 β 片。β 链和 α 螺旋通常在二级结构中交替排列，导致 α 螺旋以逆时针方向缠绕在结构域周围，从顶部面看。结构域的顶部面由一个二价阳离子结合位点定义，该位点在生理上结合 Mg 2+。Mg 2+ 被位于三个不同环中的 5 个侧链配位。第一个环包含三个配位残基，位于 I 结构域的特征序列中：Asp、Ser、Ser。第二个环提供一个配位 Thr 残基，第三个环提供一个 Asp。该位点称为 MIDAS（金属离子依赖性粘附位点）。
I 结构域已经以三种构象被结晶：封闭、中间、开放。这些证明了 MIDAS 中金属的配位、β 六环和 α 七环的排列以及 C 末端 α 七螺旋沿 I 结构域侧面的轴向重新定位。通过五个残基和几个水分子将氧提供给围绕金属的初级和次级配位球。在 MIDAS 的开放构象中，两个丝氨酸和一个苏氨酸占据初级配位球，而两个天冬氨酸占据次级配位球。谷氨酸残基仅在开放构象中将带负电荷的氧提供给初级配位球。存在一个假设，它指出由于 I 结构域提供的初级配位球中没有任何带电基团，因此金属-配体键的强度增强。α I 结构域的封闭构象导致来自初级配位球的苏氨酸与来自次级配位球的天冬氨酸残基交换。骨架和侧链的重排之后是金属离子向远离苏氨酸的方向移动 2.3 埃，并更靠近位于配位单元另一侧的天冬氨酸。封闭和开放结构遵循一个想法，即能量有利的 MIDAS 需要至少与一个带负电荷的氧进行配位。在没有配体的情况下，一个伪配体以及整合素胞外域的其余部分以封闭构象结晶。这种封闭构象是低能量构象，经计算验证。然而，通过工程化的二硫键，α L I 结构域以开放构象结晶，并且在没有配体模拟晶格接触的情况下是稳定的。因此，与其他整合素结构域的相互作用可能能够稳定未结合的 I 结构域的开放构象，并使其为配体结合做好准备。
小型变构抑制剂为 α 七螺旋在 α I 结构域调节中的作用提供了进一步的支持。α I 变构拮抗剂是一类小分子抑制剂，它结合到 α L I 结构域的 C 末端 α 螺旋下方。这些拮抗剂通过阻止 α 七螺旋的向下轴向运动，并阻止配体结合所需的 MIDAS 重排，来稳定 I 结构域的封闭构象。通过发现一个稳定的 C 末端 α 七螺旋开放构象的突变 α L I 结构域（通过工程化的二硫键）对 α I 变构拮抗剂的抑制具有抵抗力，证实了这些拮抗剂的作用。
趋化因子在白细胞中、凝血酶在血小板中以及T细胞受体在T细胞中的结合都是导致整合素活化的例子。一旦被激活，细胞内钙离子浓度和二酰基甘油（DAG）水平升高，从而激活鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）。Rap1随之被激活，导致GDP/GTP交换。被激活的Rap1与适配子蛋白RIAM协同作用，将Rap1的膜靶向序列连接到talin，talin随后与质膜结合，导致β-TM螺旋倾斜，从而导致整合素完全活化。由β-尾部、talin和细胞膜形成的复合物是细胞内向外整合素活化的重要组成部分，因此该复合物的形成受到严格调控以确保整合素活化处于控制之下。β-尾部和talin的亲和力也受到环境条件以及其他与β-整合素尾部竞争结合的蛋白质的调控。一类被称为kindlins的蛋白质也参与talin激活整合素。Kindlins含有FERM结构域，与talin的N端Fo结构域和大的柔性F1环相似。与结合β-整合素尾部第一个NpxY基序的talin不同，Kindlins结合第二个基序。然而，Kindlins也被发现能够抑制整合素。
整合素调节和信号转导的结构基础 Bing-Hao Luo、Christopher V. Carman 和 Timothy A. Springer Annu Rev Immunol. 作者手稿；可在PMC 2007年8月27日获取。PMCID：PMC1952532 最终编辑形式发表为：Annu Rev Immunol. 2007；25: 619–647. doi: 10.1146/annurev.immunol.25.022106.141618. Anthis, Nicholas J. "整合素活化的尾巴." Trends Biochem Sci. n. page. Web. 2012年11月19日。