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焦点接着

焦点接着

細胞生物学では、 焦点接着細胞マトリックス接着またはFA )も大きな高分子集合体であり、これを介して細胞外マトリックス(ECM)と相互作用する細胞間で機械的な力と調節シグナルが伝達されます。より正確には、焦点接着は、ECM接着に応答した細胞の調節効果(すなわち、シグナル伝達イベント)を媒介する細胞内構造です。

焦点接着は、ECMへの機械的結合として、およびインテグリンの結合およびクラスター化の部位で多数のシグナル伝達タンパク質を集中および誘導する生化学的シグナル伝達ハブとして機能します。

構造と機能

焦点接着は、多くの細胞タイプで細胞内アクチン束と細胞外基質の間に機械的リンクを形成する、インテグリンを含む多タンパク質構造です。焦点接着は、細胞の細胞骨格がECMに接続する際に通過する大きく動的なタンパク質複合体です。それらは、細胞の明確に定義された範囲に限定され、細胞膜はECM基質の15 nm以内に閉じます。焦点接着は絶え間ない流動状態にあります。信号は細胞の運動性から細胞周期に至るまで、細胞の他の部分に伝達されるため、タンパク質は継続的に結合および解離します。焦点癒着は100種類以上のタンパク質を含むことができ、これはかなりの機能的多様性を示唆しています。セルを固定するだけでなく、シグナルキャリア(センサー)として機能し、ECMの状態をセルに通知するため、セルの動作に影響を与えます。固着細胞では、焦点接着は通常の条件下では非常に安定していますが、移動細胞では安定性が低下します。これは、運動性細胞では、細胞が先端で新しい接触を確立し、破損するにつれて、焦点接着が絶えず組み立てられたり分解されたりするためですセルの後縁にある古い連絡先。それらの重要な役割の一例は、損傷した生体組織への細胞信号に続いて白血球が結合内皮に沿って移動する免疫システムです。

形態学

焦点接着と細胞外マトリックスのタンパク質との結合には、一般にインテグリンが関与します。インテグリンは、RGDモチーフ(フィブロネクチン、ラミニン、またはビトロネクチンなどのタンパク質に見られる)、またはコラーゲンに見られるDGEAおよびGFOGERモチーフなどの短いアミノ酸配列を介して細胞外タンパク質に結合します。インテグリンは、1つのベータサブユニットと1つのアルファサブユニットから形成されるヘテロダイマーです。これらのサブユニットはさまざまな形で存在し、それらの対応するリガンドはこれらの受容体をRGD受容体、ラミニン受容体、白血球特異的受容体、コラーゲン受容体の4つのグループに分類します。細胞内では、インテグリンの細胞内ドメインは、タリン、α-アクチニン、フィラミン、ビンキュリン、テンシンなどのアダプタータンパク質を介して細胞骨格に結合します。フォーカルアドヒージョンキナーゼなどの他の多くの細胞内シグナル伝達タンパク質は、このインテグリン-アダプタータンパク質-細胞骨格複合体に結合して結合し、これがフォーカルアドヒージョンの基礎を形成します。

移動する細胞の接着ダイナミクス

焦点接着の動的な組み立てと分解は、細胞移動の中心的な役割を果たします。細胞遊走中に、焦点接着の組成と形態の両方が変化します。最初に、焦点複合体(FX)と呼ばれる小さな(0.25μm²)の焦点癒着が、ラメリポディアの細胞の前縁に形成されます。それらは、インテグリン、およびタリン、パキシリン、テンシンなどのアダプタータンパク質で構成されます。これらの焦点複合体の多くは成熟することができず、葉状仮足が後退するにつれて分解されます。しかし、いくつかの焦点複合体はより大きく安定した焦点癒着に成​​熟し、ザイキシンなどのより多くのタンパク質を動員します。焦点接着への構成要素の募集は、順序付けられた連続的な方法で行われます。所定の位置に配置されると、焦点接着は細胞外マトリックスに対して固定されたままであり、細胞はこれをアンカーとして使用し、ECM上で自身を押したり引いたりすることができます。セルが選択したパスに沿って進むにつれて、所定の焦点接着がセルの後縁にますます近づいていきます。セルの後縁で、焦点接着を解消する必要があります。このメカニズムはあまり理解されておらず、おそらく細胞の状況に応じてさまざまな異なる方法によって引き起こされます。 1つの可能性は、カルシウム依存性プロテアーゼのカルパインが関与していることです。カルパインの阻害は、焦点接着-ECM分離の阻害につながることが示されています。焦点接着成分は既知のカルパイン基質の一つであり、カルパインがこれらの成分を分解して焦点接着の分解を助ける可能性があります

アクチン逆流

発生期の癒着のアセンブリは、逆行性アクチンの流れのプロセスに大きく依存しています。これは、アクチンフィラメントが先端で重合し、細胞体に向かって逆流する移動細胞の現象です。これは、移行に必要な牽引力のソースです。焦点接着は、ECMにつながれ、アクチンの逆行運動を妨げるときに分子クラッチとして機能します。したがって、細胞が前進するために必要な接着部位に引っ張り(牽引)力が発生します。この牽引力は、牽引力顕微鏡で視覚化できます。アクチンの逆流を説明するための一般的なメタファーは、多くの人々が川を下って洗われることであり、彼らがそうするように、彼らの一部は、川の動きを止めるために銀行に沿った岩や枝につかまります。したがって、引っ掛かる力が岩または枝に生成されます。これらの力は、焦点接着の成功したアセンブリ、成長、および成熟に必要です。

自然な生体力学的センサー

焦点接着を介して発揮される細胞外の機械的力は、Srcキナーゼを活性化し、接着の成長を刺激します。これは、焦点接着が機械的センサーとして機能する可能性があることを示し、ミオシン繊維から生成される力が焦点複合体の成熟に寄与する可能性があることを示唆しています。これは、焦点接着タンパク質の代謝回転速度を変えることにより、ミオシン生成力の阻害が焦点接着のゆっくりした分解につながるという事実からさらに支持を得ます。

ただし、焦点癒着にかかる力とその組成成熟との関係は不明のままです。たとえば、ミオシン活性またはストレスファイバーアセンブリを阻害することにより、焦点接着の成熟を防止しても、焦点接着によって維持される力は防止されず、細胞の移動も防止されません。したがって、焦点接着を介した力の伝播は、常に細胞によって直接感知されない場合があります。

機械感覚におけるそれらの役割は、デュロタクシスにとって重要です。