Il integrine sono un grande gruppo o famiglia di proteine della superficie cellulare, apparentemente uniche nel regno animale. Sono la principale risorsa delle cellule per mantenere l'interazione (sotto forma di adesione) con altre cellule e con la matrice cellulare.
La sua struttura è composta da due subunità chiamate alfa e beta. Nei mammiferi è noto che ci sono tra 16-18 unità alfa e 3-8 beta, che agiranno a seconda della loro combinazione, e anche dello stato fisiologico della cellula o del tessuto specifico.
Esistono diverse proteine che hanno funzioni adesive. Tuttavia, il gruppo delle integrine è quello più distribuito e interagisce con tutte le proteine chiave della matrice cellulare. Le integrine partecipano alla fagocitosi, alla migrazione cellulare e alla guarigione delle ferite e sono anche altamente studiate per la loro partecipazione alle metastasi.
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Sono proteine caratterizzate dall'unione meccanica del citoscheletro cellulare di una cellula all'altra e / o alla matrice extracellulare (in un'interazione cellula-cellula e / o cellula-matrice). Biochimicamente, rilevano se si è verificata o meno l'adesione e trasducono i segnali cellulari che collegano l'ambiente extracellulare con quello intracellulare, in entrambe le direzioni..
Funzionano o funzionano con altri recettori come immunoglobilline, caderina, selectine e syndecands. Per quanto riguarda i ligandi delle integrine, questi sono costituiti da fibronectina, fibrinogeno, collagene e vitronectina, tra gli altri..
Il loro legame ai loro ligandi è dovuto a cationi bivalenti extracellulari come calcio o magnesio. L'uso dell'uno o dell'altro dipenderà dall'integrina specifica.
Le integrine hanno una forma allungata che termina con una testa a forma di globo, che, secondo le osservazioni al microscopio elettronico, proietta più di 20 nanometri dal doppio strato lipidico.
Le integrine sono eterodimeri, cioè sono molecole costituite sempre da due proteine. Entrambe le proteine sono considerate subunità o protomeri e si differenziano come subunità alfa e subunità beta. Entrambe le subunità sono collegate in modo non covalente. Hanno una massa molecolare compresa tra 90 e 160 kDa.
Il numero di subunità alfa e beta varia tra i diversi gruppi di organismi nel regno animale. In insetti come il moscerino della frutta (Drosophyla), ad esempio, ci sono 5 subunità alfa e 2 beta, mentre nei vermi nematodi del genere Caenorhabditis ci sono 2 alfa e una beta.
Nei mammiferi, i ricercatori suggeriscono che esiste un numero fisso di subunità e loro combinazioni; tuttavia, non c'è consenso nella letteratura riguardo a questo numero. Ad esempio, alcuni menzionano che ci sono 18 subunità alfa, 8 beta e 24 combinazioni, mentre altri parlano di 16 alfa e 8 beta per 22 combinazioni.
Ogni subunità ha la seguente struttura.
La subunità alfa ha una struttura con un dominio β-elica di sette fogli o fogli che formano la testa, un dominio nella coscia, due domini del polpaccio, un unico dominio transmembrana e anche una corta coda citoplasmatica che non presenta attività enzimatica o legante actina.
Presenta catene con circa 1000-1200 residui. Può legare cationi bivalenti.
Nei mammiferi, dove le integrine sono state maggiormente studiate, le subunità alfa possono essere raggruppate a seconda che contengano o meno un dominio inserito (alfa I).
Il dominio alfa I inserito è costituito da una regione di 200 amminoacidi. La presenza di questo dominio nelle integrine indica che sono recettori per collagene e leucociti..
Le integrine alfa che non hanno il dominio integrato sono classificate in 4 sottofamiglie, che vedremo di seguito.
I recettori della glicoproteina, chiamati anche laminine, sono vitali per l'integrazione dei tessuti muscolari, renali e cutanei.
Questa sottofamiglia è il recettore per l'acido arginilglicilaspartico, noto anche come RGD o Arg-Gly-Asp..
Questa sottofamiglia è stata osservata negli invertebrati, in particolare negli insetti. Sebbene si sappia poco al riguardo, esistono studi che valutano il suo ruolo essenziale nell'attività funzionale del gene dell'integrina leucocitaria CD11d nell'uomo..
Questa sottofamiglia è nota come gruppo alfa 4 / alfa 9 e comprende le subunità con quegli stessi nomi..
Dette subunità sono in grado di accoppiarsi con le subunità beta 1 e beta 7. Condividono anche ligandi molto simili alle subunità alfa che presentano il dominio alfa I inserito, come le molecole di adesione delle cellule vascolari, i ligandi solubili nel sangue, il fibrinogeno e altri. agenti patogeni.
Strutturalmente, la subunità beta è costituita da una testa, una sezione chiamata gambo / gamba, un dominio transmembrana e una coda citoplasmatica. La testa è composta da un dominio beta I, che si inserisce in un dominio ibrido che si lega al dominio plexina-semaforo-integrina, noto anche come PSI..
La sezione stelo / gamba contiene quattro moduli uguali o molto simili al fattore di crescita epidermico dell'integrina ricca di cisteina e, come già accennato, una coda citoplasmatica. Questa coda citoplasmatica, come nella subunità alfa, non ha attività enzimatica o legante l'actina..
Hanno catene con un numero di residui compreso tra 760 e 790 e possono legare, come le subunità alfa, cationi bivalenti.
Le integrine hanno molteplici funzioni, tuttavia per le quali sono maggiormente note sono quelle che vedremo di seguito.
La connessione che esiste tra la cellula e la matrice extracellulare grazie alle integrine favorisce la resistenza della cellula alla pressione meccanica, impedendone lo strappo dalla matrice.
Diversi studi suggeriscono che l'accoppiamento alla matrice cellulare è un requisito fondamentale per lo sviluppo di organismi eucarioti multicellulari..
La migrazione cellulare è un processo in cui le integrine intervengono legandosi o accoppiandosi a diversi substrati. Grazie a questo intervengono nella risposta immunitaria e nella guarigione delle ferite.
Le integrine partecipano al processo di trasduzione del segnale. Ciò significa che intervengono nella ricezione delle informazioni dal fluido extracellulare, le codificano e quindi inizia l'alterazione delle molecole intracellulari, come risposta.
Questa trasduzione del segnale è coinvolta in un gran numero di processi fisiologici come la distruzione cellulare programmata, la differenziazione cellulare, la meiosi e la mitosi (divisione cellulare) e la crescita cellulare, tra gli altri..
Diversi studi dimostrano che le integrine svolgono un ruolo importante nello sviluppo del tumore, specialmente nelle metastasi e nell'angiogenesi. Un esempio di questo sono le integrine αVβ3 e α1β1, tra alcune altre..
Queste integrine sono state correlate alla crescita del cancro, all'aumento della resistenza terapeutica e alle neoplasie ematopoietiche.
Un'efficace adesione tra le cellule per formare i tessuti era, senza dubbio, una caratteristica cruciale che doveva essere presente nello sviluppo evolutivo degli organismi multicellulari..
L'emergere della famiglia delle integrine è stata fatta risalire alla comparsa dei metazoi circa 600 milioni di anni fa..
Un gruppo di animali con caratteristiche istologiche ancestrali sono i poriferi, comunemente chiamati spugne di mare. In questi animali, l'adesione cellulare avviene tramite una matrice extracellulare di proteoglicani. I recettori che si legano a questa matrice possiedono un tipico motivo di legame dell'integrina.
In questo gruppo di animali, infatti, sono stati identificati geni relativi a specifiche subunità di alcune integrine..
Nel corso dell'evoluzione, l'antenato dei metazoi ha acquisito un'integrina e un dominio di legame ad essa che si è conservato nel tempo in questo immenso gruppo animale..
Strutturalmente, vediamo la massima complessità delle integrine nel gruppo dei vertebrati. Esistono diverse integrine che non sono presenti negli invertebrati, con nuovi domini. Infatti, più di 24 diverse integrine funzionali sono state identificate nell'uomo, mentre nei moscerini della frutta Drosophila melanogaster ce ne sono solo 5.
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