Hemidesmosomes: opis, struktura i funkcje

Hemidesmososmas to struktury o asymetrycznym wyglądzie, które łączą komórki nabłonkowe. Domeny komórek podstawnych są połączone z leżącą pod nimi blaszką podstawną. Są one szczególnie ważne dla tkanek, które są w ciągłym stresie mechanicznym.

Te połączenia nabłonkowe są odpowiedzialne za zwiększenie ogólnej stabilności tkanek nabłonkowych przez udział pośrednich włókien cytoszkieletu i różnych składników blaszki podstawnej. Oznacza to, że promują stabilne zrosty w tkance łącznej.

Termin hemidesmosome może prowadzić do dezorientacji. Podczas gdy prawdą jest, że hemidesmosome przypomina desmosomę „średnią” (inny typ struktury związany z przyleganiem między sąsiednimi komórkami), niewiele składników biochemicznych pokrywa się między dwiema strukturami, więc podobieństwo jest całkowicie powierzchowne.

W klasyfikacji połączeń komórkowych hemidesmosomy są uważane za węzły kotwiczące i są zgrupowane razem z wąskimi skrzyżowaniami, desmosomami pasowymi i desmosomami punktowymi.

Złącza kotwiczące są odpowiedzialne za utrzymywanie komórek razem, podczas gdy przeciwna kategoria (węzły komunikacyjne) ma funkcje komunikacyjne między sąsiednimi komórkami.

Opis

Komórki są strukturalnymi blokami żywych istot. Jednak analogia z cegłą lub blokiem strukturalnym zawodzi w niektórych aspektach. W przeciwieństwie do cegieł konstrukcji, sąsiadujące komórki mają szereg połączeń i komunikują się ze sobą.

Wśród komórek istnieją różne struktury, które łączą je i umożliwiają kontakt i komunikację. Jedną z tych struktur kotwiczących są desmosomy.

Mięśniaki hemides są połączeniami komórkowymi, które znajdują się w różnych nabłonkach i są narażone na stałe ścieranie i siły mechaniczne.

W tych regionach istnieje potencjalne oddzielenie komórek nabłonkowych leżącej pod spodem tkanki łącznej dzięki naprężeniom mechanicznym. Termin hemidesmosome pochodzi od pozornego podobieństwa do połowy desmosomów.

Są one powszechne w skórze, rogówce (strukturze zlokalizowanej w oku), różnych błonach śluzowych jamy ustnej, przełyku i pochwie.

Znajdują się one na powierzchni komórki podstawowej i zapewniają wzrost adhezji blaszki podstawnej.

Struktura

Desmosoma jest asymetryczną strukturą połączenia utworzoną przez dwie główne części:

  • Wewnętrzna blaszka cytoplazmatyczna, która jest związana z pośrednimi włóknami - te ostatnie są również znane jako keratyny lub tonofilamenty.
  • Drugim składnikiem hemidesmosomes jest zewnętrzna płytka błony odpowiedzialna za łączenie hemidesmosome z blaszką podstawną. W tym powiązaniu uczestniczą włókna kotwiące (utworzone przez lamininę 5) i integrynę.

Białka, które tworzą hemidesmosome

W płytce hemidesmosomes znajdują się następujące główne białka:

Plektron

Plektyna jest odpowiedzialna za tworzenie wiązań poprzecznych między pośrednimi włóknami i płytką adhezyjną desmosomu.

Wykazano, że białko to ma zdolność do interakcji z innymi strukturami, takimi jak między innymi mikrotubule, filamenty aktynowe. Dlatego są kluczowe w interakcji z cytoszkieletem.

BP 230

Jego funkcją jest mocowanie pośrednich włókien do wewnątrzkomórkowej płytki adhezyjnej. Nazywa się 230, ponieważ jego rozmiar wynosi 230 kDa.

Białko BP 230 jest powiązane z różnymi chorobami. Brak prawidłowo funkcjonującego BP 230 powoduje stan zwany pęcherzowym pemfigoidem, który powoduje pojawienie się pęcherzy.

U pacjentów cierpiących na tę chorobę wykryto wysoki poziom przeciwciał przeciwko składnikom hemidesmosomes.

Erbina

Jest to białko o masie cząsteczkowej 180 kDa. Jest on związany z połączeniem między BP 230 a integrynami.

Integriny

W przeciwieństwie do desmosomów, które są bogate w kadheryny, hemidesmosomy posiadają duże ilości rodzaju białka zwanego integrynami.

W szczególności odkryliśmy białko integryny α 6 β 4 . Jest to heterodimer utworzony przez dwa łańcuchy polipeptydowe. Istnieje domena zewnątrzkomórkowa, która jest wprowadzana do blaszki podstawnej i ustanawia interakcje z lamininami (laminina 5).

Włókna kotwiczące są cząsteczkami utworzonymi przez lamininę 5, które znajdują się w regionie zewnątrzkomórkowym hemidesmosomes. Włókna rozciągają się od cząsteczek integryny do błony podstawnej.

Ta interakcja między lamininą 5 a wspomnianą wcześniej integryną jest kluczowa dla tworzenia hemidesmosome i dla zachowania adhezji w nabłonku.

Podobnie jak BP 230, nieprawidłowa funkcjonalność integryn została powiązana z pewnymi patologiami. Jednym z nich jest pęcherzowa naskórka, dziedziczna choroba skórna. Pacjenci cierpiący na tę chorobę mają mutacje w genie kodującym integryny.

Kolagen typu XVII

Są to białka, które przekraczają błony i mają masę 180 kDa. Są one związane z ekspresją i funkcją lamininy 5.

Badania biochemiczne i medyczne tego ważnego białka wyjaśniły jego rolę w hamowaniu migracji komórek zlokalizowanych w śródbłonku podczas procesu angiogenezy (tworzenie naczyń krwionośnych). Ponadto reguluje ruchy keratynocytów w skórze.

CD151

Jest glikoproteiną o masie 32 kDa i odgrywa nieodzowną rolę w akumulacji białek receptora integryny. Fakt ten ułatwia interakcje między komórkami a macierzą pozakomórkową.

Ważne jest, aby unikać mylenia terminów zakotwiczenia włókien i kotwiczących włókien, ponieważ oba są stosowane dość często w biologii komórki. Włókna kotwiące są utworzone przez lamininę 5 i kolagen typu XVII.

W przeciwieństwie do tego, włókienka kotwiczące są tworzone przez kolagen typu VII. Obie struktury mają różne role w adhezji komórek.

Funkcje

Główną funkcją hemidesmosomes jest połączenie komórek z blaszką podstawną. Ta ostatnia jest cienką warstwą macierzy zewnątrzkomórkowej, której zadaniem jest oddzielanie tkanki i komórek nabłonkowych. Jak sama nazwa wskazuje, macierz pozakomórkowa nie składa się z komórek, ale z zewnętrznych cząsteczek białka.

W prostszych słowach; hemidesmosomy są strukturami molekularnymi, które zapewniają trzymanie naszej skóry i funkcjonowanie jako rodzaj śrub.

Znajdują się one w regionach (między innymi błon śluzowych, oczu), które są stale pod napięciem mechanicznym, a ich obecność pomaga utrzymać związek między komórką a blaszką.