1. Solunulkoinen matriisi
2. Solusolu
monisoluisten elinten solut järjestäytyvät kudoksiin ja elimiin. Eläimillä tämä organisaatio riippuu pitkälti solujen kyvystä tarttua solunulkoiseen matriisiin tai toistensa välillä. Solujen adheesio perustuu transmembraaniproteiineihin eli adheesioproteiineihin, joita on plasmakalvossa. Nämä proteiinit mahdollistivat eläinten syntymisen evoluution aikana, ne kaikki olivat monisoluisia eliöitä. Itse asiassa adheesioproteiinit ovat hyvin samanlaisia, kun verrataan eri eläinryhmiä, myös merisieniä. Adheesiossa ei ole kyse vain solujen ankkuroimisesta ja asettamisesta tridimensionaalisiksi rakenteiksi, vaan myös niiden välisestä viestinnästä. Toisin sanoen, tyyppi adheesion ja mitä solu on kiinni on erittäin hyödyllinen tieto soluille.
solut liikkuvat kudosten läpi tarttumalla. Solut eivät ui, vaan ryömivät. Matkustamista varten solut on ensin kiinnitettävä johonkin ympäristön elementtiin, solunulkoisen matriisin soluun tai molekyyleihin, ja sitten vedettävä tumaa ja muuta sytoplasmaa liikkumissuuntaan. Alkionkehityksen aikana solut voivat liikkua koordinoituina ryhminä. Tällöin solut kulkevat yhdessä solu-solu-adheesiolla.
Adheesiomolekyylejä on plasmakalvossa. Ne hajaantuvat sivusuunnassa, mutta kiintyvät kiinnittyessään solunulkoiseen molekyyliin. Yksi adheesiomolekyyli ei tee vahvaa sidosta, mutta solun adheesiota suorittavat monet adheesiomolekyylit, jotka tekevät kaiken kaikkiaan vahvan sidoksen, ikään kuin ne olisivat molekyylin Velcro. Jotkut adheesiomolekyylit voivat vuorovaikuttaa lateraalisesti keskenään ja muodostaa molekyylikomplekseja, jotka lisäävät adheesiolujuutta joissakin solupinnan paikallisissa pisteissä. Nämä rakenteet tunnetaan fokaaliliimoina ja adheesioliitoksina. Solut voivat eri mekanismien avulla säädellä adheesion voimakkuutta ja sitä, mihin molekyyliin ne sitoutuvat. Solut voivat esimerkiksi muuttaa plasmakalvon adheesiomolekyylien tyyppiä ja määrää synteesillä, hajoamisella tai piilottaa ne väliaikaisesti sisäisiin lokeroihin endosytoosilla ja eksosytoosilla. Toinen mekanismi adheesion lujuuden ja spesifisyyden säätelemiseksi on aktivoimalla ja inaktivoimalla plasmakalvon adheesiomolekyylit.
on adheesiomolekyylejä, jotka osallistuvat solujen kiinnittymiseen solunulkoiseen matriisiin, ja toisia, jotka yhdistävät solun toiseen.
solun ja solunulkoisen matriisin adheesio
Integriinit ovat luultavasti tärkeimpiä proteiineja, jotka osallistuvat solujen ja solunulkoisen matriisin väliseen adheesioon, ja ne muodostavat suuren transmembraaniproteiiniperheen, jota esiintyy kaikilla eläimillä. Ne koostuvat kahdesta alayksiköstä (alfa ja beeta) (Kuva 1). Nisäkkäillä integriiniperheen muodostavat 18 alfayksikköä ja 3 beetayksikköä. Yhdessä ne pystyvät muodostamaan jopa 24 erilaista integriiniä, jotka eroavat toisistaan riippuen kudoksesta ja solun fysiologisesta tilasta. Integriineillä on 3 molekyylidomeenia. Solunsisäinen domeeni, joka vuorovaikuttaa sytoskeletonin aktiinifilamenttien kanssa (joskus välifilamenttien kanssa), solunulkoinen domeeni, joka voi sitoa kollageenia, fibronektiinejä ja laminiineja, sekä lipidirasvahappoketjujen väliin sijoitettu hydrofobisia aminohapposekvenssejä sisältävä intramembraanidomeeni. Integriinien kyky yhdistää solunulkoinen matriisi ja sytoskeletoni mahdollistaa rakenteellisen jatkuvuuden solun sisä-ja ulkosivujen välillä. Lisäksi integriinit voivat muuttaa solun käyttäytymistä solunulkoisen matriisin molekyylikoostumuksen mukaan (ne käyttäytyvät reseptorien tavoin). Tämä on mahdollista, koska integriinin adheesiotila siirtyy sen solunsisäiseen domeeniin konformaatiomuutoksella, mikä käynnistää sytosolissa molekyylien vuorovaikutuskaskadeja, jotka voivat lopulta muuttaa geenin ilmentymistä. Solut puolestaan voivat säädellä adheesiolujuutta lisäämällä tai vähentämällä integriinien määrää, syntetisoimalla eri integriinialayksiköiden alatyyppejä tai muuttamalla adheesioaffiniteettia solunsisäisen domeenin modulaation jälkeen, mikä puolestaan muuttaa solunulkoisen domeenin adheesiokykyä. Yleensä integriinien adheesiolujuus on heikompi kuin muiden adheesiomolekyylien.
joskus integriinit kerääntyvät ryhmiin muodostaen makromolekyylikomplekseja, joita kutsutaan fokaaliliimoiksi, ja joissakin soluissa, kuten epiteelisoluissa, ne muodostavat suurempia komplekseja, joita kutsutaan hemidesmosomeiksi. Hemidesmosomeissa integriinien sytosolinen domeeni on yhteydessä välifilamentteihin, ei aktiinifilamentteihin. Solun solunulkoiseen matriisiin tarttumisen vahvuus riippuu plasman kalvossa ilmaistujen integriinien määrästä, aktiivisesta tilasta ja tyypistä.
solun ja solun välinen tartunta.
jotkut transmembraanimolekyylit tekevät suoria adheesiokontakteja solujen välille. Niitä on neljää tyyppiä: kadheriinit, immunoglobuliinit, selektiinit ja eräät integriinityypit (kuva 2). Kadheriineja on useimmissa eläinsoluissa ja ne tekevät homotyyppisiä kontakteja, eli ne tunnistavat ja binf muita viereisissä soluissa sijaitsevia kadheriineja. Cadherinit voivat liittyä toisiinsa sivusuunnassa muodostaen ryhmiä suuremman adheesiolujuuden saavuttamiseksi tietyissä solupinnan kohdissa. Kadheriineja on yli 100 erilaista jaettuna klassisiin ja desmosomaalisiin kadheriineihin. Nimi cadherin tarkoittaa kalsiumia ja adheesiota, koska ne tarvitsevat kalsiumia saadakseen adheesiokosketuksen. Cadheriinit ovat suuri proteiiniperhe, jonka joitakin jäseniä ilmenee erityisesti joissakin kudoksissa. Esimerkiksi n-cadheriineja on hermokudoksessa ja E-cadheriinia epiteelikudoksessa. Siksi niillä on tärkeä rooli solupopulaatioiden eriytymisessä kudoksissa kehityksen aikana, mutta myös aikuisilla. Cadheriinit ovat erityisen tärkeitä alkion kehityksen aikana. Cadheriineja esiintyy myös desmosomien (”macula adherens”) ja kiinnittyneiden liittymien (”zonula adherens”) rakenneosina.
jotkut adheesioproteiinit kuuluvat immunoglobuliiniperheeseen ja tekevät homofiilisia kontakteja muiden naapurisoluissa sijaitsevien immunoglobuliinien kanssa, joskin ne voivat tehdä myös heterofiilisiä kontakteja. Ne ovat myös suuri ja monipuolinen proteiiniperhe, jolla on selektiivinen kudosjakauma. Esimerkiksi n-CAM (hermosolujen adheesiomolekyyli) ilmaistaan hermostossa. Immunoglobuliiniproteiinien sitoutumisvahvuus on heikompi kuin kadheriineilla, ja sen arvellaan sopivan hienosäätöön solujen eriytymiseen ryhmiin kudosten sisällä.
Selektiinit ovat toinen adheesiomolekyylityyppi, joka osallistuu solujen ja solujen väliseen adheesioon heterofiilisten kontaktien avulla. Ne sitovat hiilihydraatteja (sialiinihappo ja fukoosi), jotka sijaitsevat vierekkäisten solujen pinnalla. Niitä tarvitaan esimerkiksi leukosyyttien poistumisen aikana verisuonista kohti ympäröivien kudosten solunulkoista matriisia. Integriinit, jotka osallistuvat pääasiassa solun ja solunulkoisen matriisin adheesioon, osallistuvat myös solun ja solun väliseen adheesioon. Esimerkiksi jotkut integriinit voivat tehdä heterofiilisiä kontakteja tietyntyyppisten naapurisolujen immunoglobuliinien kanssa.
Okludiinit ja claudiinit ovat solujen ja solujen välisiä adheesiomolébuleja, joita esiintyy pääasiassa epiteelisolujen tiukoissa liitoksissa, joskin niitä esiintyy myös muissa kudoksissa.
Bilbliografia
Hynes RO. 1999. Solun tarttuvuus: vanhoja ja uusia kysymyksiä. Neurotieteiden trendit. 9(12): M33-M37.
Luo BH, Carman CV, Springer TA. 2007. Integriinin säätelyn ja signaloinnin rakenteellinen perusta. Immunologian vuosikatsaus. 24: 619-647.