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結構生物化學/細胞訊號通路/旁分泌訊號

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旁分泌訊號

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在旁分泌相互作用中,誘導細胞的蛋白質與鄰近響應細胞的受體蛋白相互作用。誘導物不會從產生它的細胞中擴散出去。旁分泌相互作用有三種類型

1) 一個細胞上的蛋白質與其旁邊細胞上的對應受體結合。
2) 一個細胞上的受體與其來自另一個細胞的細胞外基質上的配體結合。
3) 訊號從一個細胞的細胞質透過細胞質傳遞到鄰近細胞。

旁分泌訊號是一種細胞間通訊型別,透過細胞膜的寡糖脂類蛋白質成分傳遞。許多旁分泌訊號影響發射細胞或附近的鄰近細胞。旁分泌訊號發生在具有由跨膜通道(稱為連線蛋白)連線的廣泛緊密接觸的質膜的相鄰細胞之間。與其他型別的細胞訊號傳導(如旁分泌內分泌)不同,旁分泌訊號傳導需要參與的兩個細胞之間的物理接觸。

旁分泌相互作用有三種訊號傳導模式

Notch 通路

細胞外基質

間隙連線

Notch 通路

Notch 蛋白被表達 Delta、Jagged 或 Serrate 蛋白在其細胞膜中的細胞啟用,並且存在於大多數多細胞生物中。Notch 蛋白延伸穿過細胞膜,並且具有暴露於外部的外部隔室,它在那裡接觸 Delta、Jagged 或 Serrate 蛋白,這些蛋白從鄰近細胞突出來。當與這些配體之一結合時,Notch 蛋白會發生構象變化,使其能夠被蛋白酶切割。被切割的部分進入細胞核並與 CSL 家族的非活性轉錄因子結合。當與 Notch 蛋白結合時,CSL 轉錄因子啟用其靶基因。


哺乳動物中存在四種不同的 Notch 受體:NOTCH1、NOTCH2、NOTCH3 和 NOTCH4。Notch 受體是一種單次跨膜受體蛋白。

1917 年,托馬斯·亨特·摩根在果蠅黑腹果蠅的一個品系的翼片中發現了 Notch 基因。隨著 1980 年代分子分析和測序的進行,進行了進一步的分析。

Notch 蛋白的訊號通路對於胚胎生命和成年期的細胞間通訊至關重要。它在以下方面發揮作用

1.) 神經功能和發育

2.) 心臟瓣膜穩態以及與心血管系統疾病相關的其他後果

3.) 內分泌和外分泌胰腺的細胞譜系規範

4.) 調節哺乳腺體在幾個發育階段的細胞命運

5.) 穩定動脈內皮命運和血管生成(從預先存在的血管中生長新的血管)。

6.) 在原始瓣膜形成和心室發育和分化過程中,調節內皮和心肌之間至關重要的細胞間通訊事件。

7.) 影響細胞的二元命運決定——在胃中分泌和吸收譜系之間

8.) 骨骼發育期間造血幹細胞隔室的擴張以及參與成骨譜系,推斷 Notch 在骨再生和骨質疏鬆症中的潛在治療作用

涉及 Notch 訊號傳導的疾病包括:T-ALL(T 細胞急性淋巴細胞白血病)、CADASIL(伴有皮質下梗塞和腦白質病變的腦血管病)、多發性硬化症(MS)、法洛四聯症、阿拉吉爾綜合徵以及其他疾病。

細胞外基質作為關鍵發育訊號的來源

細胞外基質由細胞分泌到其直接環境中的大分子組成。大分子在細胞之間的區域形成非細胞材料區域。細胞外基質由膠原蛋白、蛋白聚糖和各種專門的糖蛋白分子(如纖連蛋白和層粘連蛋白)組成。這兩個糖蛋白分子負責將基質和細胞組織成有序的結構。

纖連蛋白是一種由許多細胞型別合成的巨大糖蛋白二聚體。它的功能是充當連線細胞彼此和與其他基質(如膠原蛋白和蛋白聚糖)的通用粘附分子。它具有幾個不同的結合位點,它們與適當分子的相互作用導致細胞與細胞外基質的正確排列。File:PBB Protein FN1 image.jpg

層粘連蛋白與 IV 型膠原蛋白一起是稱為基底膜的細胞外基質型別的主要成分。層粘連蛋白在組裝細胞外基質、促進細胞粘附和生長、改變細胞形狀以及允許細胞遷移方面發揮作用。細胞結合層粘連蛋白和纖連蛋白的能力取決於其對這些大分子的細胞結合位點的細胞膜受體的表達。纖連蛋白受體複合物在細胞外部與纖連蛋白結合,並在細胞內部與細胞骨架蛋白結合。纖連蛋白受體複合物跨越細胞膜,將兩種型別的基質聯合起來。在外部,它與細胞外基質的纖連蛋白結合,而在內部,它作為運動細胞的肌動蛋白微絲的錨定位點。這些受體蛋白被稱為整合素,因為它們整合了細胞外和細胞內支架,使它們能夠協同工作。在細胞外側,整合素結合精氨酸-賴氨酸-天冬氨酸 (RGD) 序列,而在細胞質側,整合素結合到連線到肌動蛋白絲的兩種蛋白質——塔林和α肌動蛋白。雙重結合使細胞能夠透過使肌動蛋白微絲對固定的細胞外基質收縮來移動。整合素與細胞外基質的結合可以刺激 RTK-Ras 通路。當一個細胞的細胞膜上的整合素與鄰近細胞分泌的纖連蛋白或膠原蛋白結合時,整合素可以透過連線整合素與 Ras G 蛋白連線的銜接蛋白樣複合物啟用酪氨酸激酶級聯反應。透過間隙連線直接傳遞訊號

間隙連線,也稱為縫隙連線,由連線蛋白構成,充當相鄰細胞之間的通訊通道。膜中的六個相同的連線蛋白組成一個連線蛋白(半通道),兩個連線蛋白組成一個間隙連線。一個細胞的通道複合物連線到另一個細胞的通道複合物,使兩個細胞的細胞質連線起來。當兩個相同的連線蛋白連線在一起形成間隙連線時,它被稱為同型間隙連線。當有一個同聚連線蛋白和一個異聚連線蛋白連線在一起,或者兩個異聚連線蛋白連線在一起時,它被稱為異型間隙連線。間隙連線的特性包括

1.) 它們允許細胞之間直接的電通訊

2.) 它們允許透過傳遞小的第二信使在細胞之間進行化學通訊

3.) 它們允許小於 1,000 道爾頓的分子透過

4.) 確保透過間隙連線傳遞的分子和電流不會洩漏到細胞內空間。

以下是自分泌與旁分泌訊號模式的示例。在自分泌訊號傳導的步驟 1 中,訊號傳導受膜錨定配體的預前體延伸的去除調節,然後在步驟 2 中受控地從膜中釋放。方向限制是釋放要求的原因。另一方面,在旁分泌訊號傳導的步驟 1 中,需要釋放預前體延伸,然後在步驟 2 中與鄰近細胞上的輔助分子結合。此外,自分泌配體與其產生它們的細胞結合,而旁分泌配體與其鄰近細胞結合。

File:Autocrine juxtacrine-lg.gif

參考文獻

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http://www.sysbio.org/research/bsi/cellsignal/ligand.stm

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