Ohniskové kontakty

Fokální kontakty ( anglicky  focal adhesions ) - mezibuněčné kontakty , které jsou shlukem integrinových receptorů na buněčné membráně , které spojují buňku s extracelulární matrix ; na cytoplazmatické straně interagují s aktinovým cytoskeletem . Fokální kontakty zajišťují silné přichycení buněk k extracelulární matrix a podílejí se na přenosu mechanického napětí na buněčnou membránu. Jsou zapojeny do mnoha buněčných signálních drah , zejména těch, které jsou aktivovány v reakci na mechanickou zátěž [1].

Struktura a složení bílkovin

Fokální kontakty jsou detekovány pouze v těch částech buněčné membrány, které se přibližují k extracelulární matrix na vzdálenost menší než 15 nm [2] . Ohniskový kontakt má oválný tvar a dosahuje 2–10 µm na délku a 0,25–0,5 µm na šířku. Fokální spojení jsou dynamické multiproteinové komplexy : v každém okamžiku některé proteinové molekuly opouštějí fokální spojení, zatímco jiné se k nim naopak připojují. Ve fokálních spojích lze nalézt až 100 různých proteinů, což ukazuje na různorodé funkce těchto struktur [3] . Jedním z nejdůležitějších fokálních kontaktních proteinů je protein vinculin . Integriny, které tvoří strukturální základ fokálních spojení, jsou transmembránové proteiny , které interagují s extracelulární matrix mimo buňku a aktinovým cytoskeletem uvnitř buňky. Protein talinu je nutný pro aktivaci integrinů a jejich vazbu na extracelulární matrix . V průběhu dalšího výzkumu bylo identifikováno mnoho dalších fokálních kontaktních proteinů; navíc bylo možné izolovat jednotlivé vrstvy fokálních kontaktů. Například fokální kontaktní kináza a paxillin (signální vrstva) jsou lokalizovány blízko strany membrány obrácené dovnitř buňky . Blíže ke středu buňky leží mechanotransdukční vrstva skládající se z proteinů vinkulinu a talinu. Nejdále od membrány je vrstva regulující aktin, která zahrnuje proteiny zyxin , VASP , α-aktinin a aktinová vlákna. Talin proniká uvedenými vrstvami skrz: jeho N-konec se nachází v blízkosti membrány vedle integrinů a interaguje s nimi, zatímco C-konec pokračuje do vrstvy regulující aktin a interaguje s aktinovými filamenty [1] .

Funkce

Ačkoli nejdůležitější funkcí fokálních spojů je vázat buňky na extracelulární matrix, hrají důležitou roli v mnoha signálních drahách, převážně díky přítomnosti fokální  adhezní kinázy (FAK ) v nich. Bylo také ukázáno, že shlukování integrinů ve fokálních spojeních a jejich interakce s extracelulární matricí spouští fosforylaci tyrosinových zbytků v mnoha fokálních spojovacích proteinech. Kromě FAK byly ve fokálních spojeních nalezeny proteinkinázy rodiny Src . Svým zapojením do přenosu signálu ovlivňují fokální spojení buněčný růst, přežití a migraci. Několik signálních proteinů reguluje sestavení a demontáž samotných fokálních spojů. Například RhoA aktivuje myosin , který spouští sestavení fokálních kontaktů a stresových fibril . Potlačení mechanických sil spojených s myozinem vede k pomalému rozebírání fokálních kontaktů [4] . Retrográdní transport aktinových monomerů navíc hraje důležitou roli při sestavování nových fokálních kontaktů [5] .

Ohniskové kontakty se podílejí na mechanické signalizaci namáhání. Mechanické napětí buněčné membrány, přenášené na integriny, vede k aktivaci RhoA, která spouští sestavení nových fokálních kontaktů, které zvyšují pevnost membrány. Existuje zde tedy pozitivní zpětná vazba . Změna síly buněčné membrány posiluje vazby mezi interagujícími proteiny a také vede k objevu dříve skrytých interakčních míst na mnoha proteinech. Například RhoA spouští sestavení fibronektinové sítě uvolněním vazebného místa s dalšími molekulami fibronektinu v něm. Působením RhoA otevře talin mnoho vazebných míst s vinculinem a interakce mezi těmito proteiny podporuje tvorbu nových fokálních kontaktů [1] . Aktinový cytoskelet hraje důležitou roli v mechanotransdukci zprostředkované fokálními kontakty. Bylo prokázáno, že snížení kontraktility aktomyosinových vláken umístěných v blízkosti membrány pomocí látky blebbistatin vede ke snížení napětí molekuly talinu a velikosti fokálních kontaktů [6] .

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 Burridge K. Fokální adheze: osobní pohled na půlstoletí pokroku.  (anglicky)  // The FEBS Journal. - 2017. - říjen ( roč. 284 , č. 20 ). - S. 3355-3361 . - doi : 10.1111/únor.14195 . — PMID 28796323 .
2. ↑ Zaidel-Bar R. , Cohen M. , Addadi L. , Geiger B. Hierarchické sestavení adhezních komplexů buňka-matrix.  (anglicky)  // Biochemical Society Transactions. - 2004. - Červen ( roč. 32 , č. Pt3 ). - str. 416-420 . - doi : 10.1042/BST0320416 . — PMID 15157150 .
3. ↑ Zamir E. , Geiger B. Molekulární složitost a dynamika adhezí buňka-matrice.  (anglicky)  // Journal of Cell Science. - 2001. - říjen ( roč. 114 , č. Pt 20 ). - S. 3583-3590 . — PMID 11707510 .
4. ↑ Wolfenson H. , Bershadsky A. , Henis YI , Geiger B. Aktomyozinem generované napětí řídí molekulární kinetiku fokálních adhezí  //  Journal of Cell Science. - 2011. - 12. dubna ( roč. 124 , č. 9 ). - S. 1425-1432 . — ISSN 0021-9533 . - doi : 10.1242/jcs.077388 .
5. ↑ Gardel ML , Sabass B. , Ji L. , Danuser G. , Schwarz US , Waterman CM Trakční napětí u fokálních adhezí bifázicky koreluje s retrográdní rychlostí proudění aktinu.  (anglicky)  // The Journal Of Cell Biology. - 2008. - 15. prosince ( roč. 183 , č. 6 ). - S. 999-1005 . - doi : 10.1083/jcb.200810060 . — PMID 19075110 .
6. ↑ Kumar A. , ​​Ouyang M. , Van den Dries K. , McGhee EJ , Tanaka K. , Anderson MD , Groisman A. , Goult BT , Anderson KI , Schwartz MA Talinův snímač napětí odhaluje nové vlastnosti přenosu fokální adhezní síly a mechanosenzitivity .  (anglicky)  // The Journal Of Cell Biology. - 2016. - 9. května ( roč. 213 , č. 3 ). - str. 371-383 . - doi : 10.1083/jcb.201510012 . — PMID 27161398 .