• 鈣粘蛋白

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    什么是鈣粘蛋白

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    鈣粘蛋白,是一種細胞粘附分子(CAM),在形成粘附連接以將細胞彼此結合時很重要。蛋白是一類跨膜蛋白,它們依賴于鈣(Ca2+)離子起作用,因此得名。細胞間粘附由細胞外鈣粘蛋白結構域介導,而細胞內細胞質尾部與許多接頭和信號蛋白相關聯,統稱為鈣粘蛋白粘附體。

    鈣粘蛋白家族對于維持細胞與細胞之間的接觸和調節細胞骨架復合物至關重要。鈣粘蛋白超家族包括鈣粘蛋白、protocadherins、desmogleins、desmocollins等等。在結構上,它們共享鈣粘蛋白重復序列,其是外Ca2+-結合結構域。有多種類型的鈣粘蛋白分子,每一種都用前綴指定(通常,注意與它相關的組織類型)。經典鈣粘蛋白通過形成同型二聚體來維持組織的張力,而橋粒是異源二聚體。經典鈣粘蛋白的細胞內部分具有調節蛋白,可幫助鈣粘蛋白連接肌動蛋白細胞骨架。盡管經典鈣粘蛋白在細胞層形成和結構形成中起作用,但橋粒鈣粘蛋白專注于抵抗細胞損傷。橋粒鈣粘蛋白負責維持橋粒的功能,即推翻組織的機械應力。類似于經典的鈣粘蛋白,橋粒鈣粘蛋白具有單個跨膜結構域、五個EC重復序列和一個細胞內結構域。存在兩種類型的橋粒鈣粘蛋白,它們被稱為橋粒膠蛋白和橋粒膠蛋白,它們包含細胞內錨和鈣粘蛋白樣序列(ICS)。與橋粒鈣粘蛋白相關的銜接蛋白是板珠蛋白plakophilins(p120catenin亞家族)和desmoplakins。橋粒蛋白的主要功能是結合中間絲,與附著在橋粒芯蛋白和橋粒膠蛋白和plakophilinsICS上的斑珠蛋白徹底相互作用。A典型的鈣粘蛋白不同于其他類型的鈣粘蛋白,由一個或多個細胞外重復結構域組成。構建非典型鈣粘蛋白的成分是火烈鳥(七次跨膜)和Dcad102F樣鈣粘蛋白。他們的工作是參與信號通路,而不是進行細胞間粘附。

    已經觀察到,在細胞培養和發育過程中,含有特定鈣粘蛋白亞型的細胞傾向于聚集在一起以排除其他類型。例如,含有N-cadherin的細胞傾向于與其他表達N-cadherin的細胞聚集在一起。然而,已經注意到細胞培養實驗中的混合速度會對同型特異性的程度產生影響。此外,幾個小組在各種試驗中觀察到異型結合親和力(即,不同類型的鈣粘蛋白結合在一起)。當前的一種模型提出,細胞基于動力學特異性而不是熱力學特異性來區分鈣粘蛋白亞型,因為不同類型的鈣粘蛋白同型鍵具有不同的壽命。

    鈣粘蛋白的結構

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    鈣粘蛋白合成為多肽并經過許多翻譯后修飾成為介導細胞間粘附和識別的蛋白質。這些多肽大約有720-750個氨基酸長。每個鈣粘蛋白都有一個小的C端細胞質成分,一個跨膜成分,剩余的大部分蛋白質在細胞外(細胞外)。跨膜成分由單鏈糖蛋白重復組成。因為鈣粘蛋白是Ca2+依賴性的,所以它們有五個串聯的細胞外結構域重復序列,作為Ca2+離子的結合位點。它們的胞外域與兩個獨立的反式相互作用二聚體構象:鏈交換二聚體(S-二聚體)和X-二聚體。迄今為止,已經鑒定并測序了超過100種人類鈣粘蛋白。

    鈣粘蛋白的功能

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    發展

    鈣粘蛋白對其他分子既是受體又是配體。在發育過程中,它們的行為有助于正確定位細胞:它們負責不同組織層的分離和細胞遷移。在發育的早期階段,E-鈣粘蛋白(上皮鈣粘蛋白)表達量xxx。許多鈣粘蛋白被指定用于細胞中的特定功能,并且它們在發育中的胚胎中差異表達。例如,在神經形成過程中,當胚胎中形成神經板時,位于顱神經皺襞附近的組織會降低N-鈣粘蛋白的表達。相反,在位于脊椎動物前后軸上的神經管的其他區域中,N-鈣粘蛋白的表達保持不變。N-鈣粘蛋白具有維持細胞結構、細胞間粘附、內部粘附的不同功能。由于泵血和釋放血液,他們極大地參與了保持結構化心臟的能力。由于N-鈣粘蛋白在心肌細胞之間牢固粘附,心臟可以克服血壓引起的骨折、變形和疲勞。N-鈣粘蛋白在胚胎期間參與心臟的發育,特別是在心臟前中胚層的分類中。N-鈣粘蛋白在心臟前中胚層中強烈表達,但它們在心臟譜系中沒有作用。帶有N-鈣粘蛋白突變的胚胎仍形成原始心管;然而,N-鈣粘蛋白缺陷小鼠在維持心肌細胞發育方面存在困難。當這些小鼠的心肌細胞由于心臟開始泵血而無法保持細胞粘附時,它們最終會在心內膜細胞層周圍出現分離的肌細胞。結果,心臟流出道將被阻塞,導致心臟腫脹。細胞中不同類型鈣粘蛋白的表達因生物體在發育過程中的特定分化和規格而異。鈣粘蛋白在細胞通過上皮間質轉化(EMT)遷移中發揮重要作用,這需要鈣粘蛋白與相鄰細胞形成粘附連接。在神經嵴細胞中,神經嵴細胞是在原腸胚形成期間出現在發育中的生物體中的瞬態細胞,并在脊椎動物身體計劃的模式中發揮作用,鈣粘蛋白對于允許細胞遷移以形成組織或器官是必要的。此外,在早期發育中負責EMT事件的鈣粘蛋白也已被證明在將特定的成體細胞重新編程為多能狀態,形成誘導多能干細胞(iPSC)中至關重要。

    發育后,鈣粘蛋白在維持細胞和組織結構以及細胞運動中發揮作用。鈣粘蛋白表達的調節可以通過其他表觀遺傳機制中的啟動子甲基化發生。

    腫瘤轉移

    E-鈣粘蛋白-連環蛋白復合物在細胞粘附中起關鍵作用;這種功能的喪失與腫瘤的侵襲性和轉移性增加有關。E-鈣粘蛋白表達的抑制被認為是導致細胞-細胞粘附功能障礙的主要分子事件之一,可導致局部侵襲并最終導致腫瘤發展。由于E-cadherins在腫瘤抑制中起著重要作用,因此它們也被稱為“侵襲抑制劑”。

    與癌癥的相關性

    已經發現鈣粘蛋白和其他附加因素與某些癌癥的形成和生長以及腫瘤如何繼續生長有關。E-鈣粘蛋白,稱為上皮鈣粘蛋白,位于一個細胞的表面,可以與另一個細胞上的同類細胞結合形成橋梁。細胞粘附分子E鈣粘蛋白的喪失與上皮類型的癌癥(如癌)的形成有因果關系。任何類型的鈣粘蛋白表達的變化不僅可能控制腫瘤細胞粘附,而且可能影響信號轉導,導致癌細胞不受控制地生長。

    在上皮細胞癌中,細胞間粘附的破壞可能導致繼發性惡性生長的發展;它們遠離癌癥的原發部位,可能是由E-鈣粘蛋白或其相關聯蛋白表達異常引起的。攝像頭例如鈣粘蛋白糖蛋白,通常作為膠水發揮作用,將細胞結合在一起,作為細胞間相互作用的重要介質。所有上皮細胞表面的E-鈣粘蛋白通過與細胞質中的連環蛋白相互作用與肌動蛋白細胞骨架相連。因此,錨定在細胞骨架上,一個細胞表面的E-鈣粘蛋白可以與另一個細胞表面的E-鈣粘蛋白結合形成橋梁。在上皮細胞癌中,E-鈣粘蛋白或其相關聯蛋白表達異常可能導致細胞間粘附破壞,從而導致轉移。

    鈣粘蛋白

    與子宮內膜和胚胎發生的相關性

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    該糖蛋白家族負責細胞內粘附的鈣依賴性機制。E-鈣粘蛋白在胚胎發生的幾個過程中至關重要,包括原腸胚形成、神經形成和器官發生。此外,抑制E-鈣粘蛋白會損害細胞內粘附。這些分子的水平在黃體期增加,而它們的表達受孕激素和子宮內膜降鈣素的調節。

    鈣粘蛋白的類型

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    鈣粘蛋白域(重復)小鼠細胞外E-鈣粘蛋白胞外域中重復單元的帶狀表示(PDB:3Q2V)身份標識象征鈣粘蛋白PfamPF00028InterProIPR002126聰明的那問PDOC00205SCOP21nci/SCOPe/SUPFAM膜組114顯示可用的蛋白質結構:其他鈣粘蛋白家族見PfamCL0159。

    據說在脊椎動物中發現了100多種不同類型的鈣粘蛋白,可分為四類:經典、橋粒、原鈣粘蛋白和非常規。這些大量的多樣性是通過將多個鈣粘蛋白編碼基因與替代RNA剪接機制相結合來實現的。無脊椎動物包含少于20種類型的鈣粘蛋白。

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    詞條目錄
    1. 什么是鈣粘蛋白
    2. 鈣粘蛋白的結構
    3. 鈣粘蛋白的功能
    4. 發展
    5. 腫瘤轉移
    6. 與癌癥的相關性
    7. 與子宮內膜和胚胎發生的相關性
    8. 鈣粘蛋白的類型

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