Integrinas: karakteristik, struktur dan fungsi

Integrin adalah kelompok besar atau keluarga protein permukaan sel, yang tampaknya unik untuk dunia hewan. Mereka adalah sumber utama sel untuk mempertahankan interaksi (dalam bentuk adhesi) dengan sel lain dan dengan matriks seluler.

Strukturnya terdiri dari dua subunit yang disebut alpha dan beta. Pada mamalia diketahui bahwa ada antara 16-18 unit alfa dan 3-8 beta, yang akan bertindak tergantung pada kombinasinya, dan juga keadaan fisiologis sel atau jaringan tertentu.

Ada beberapa protein yang memiliki fungsi perekat. Namun, kelompok integrin adalah yang paling terdistribusi dan berinteraksi dengan semua protein utama dari matriks sel. Integrin berpartisipasi dalam fagositosis, migrasi sel, dan penyembuhan luka, dan bahkan sangat dipelajari untuk partisipasinya dalam metastasis.

Fitur

Mereka adalah protein yang ditandai dengan secara mekanis mengikat sitoskeleton sel dari satu sel ke sel lain dan / atau matriks ekstraseluler (dalam interaksi sel-sel dan / atau matriks-sel). Biokimiawi mereka mendeteksi apakah adhesi telah dibuat atau tidak, dan mereka mentransduksi sinyal seluler yang menghubungkan lingkungan ekstraseluler dengan yang intraseluler, di kedua arah.

Mereka bekerja atau bekerja dengan reseptor lain seperti imunoglobulin, cadherin, selektin dan sindrom. Sehubungan dengan ligan integrin, ini didasari oleh fibronektin, fibrinogen, kolagen, dan vitronektin.

Pengikatan ini ke ligan mereka disebabkan oleh kation divalen ekstraseluler seperti kalsium atau magnesium. Penggunaan satu atau yang lain akan tergantung pada integrin spesifik.

Integrin memiliki bentuk memanjang yang diakhiri di kepala berbentuk bola, yang, menurut pengamatan mikroskop elektron, memproyeksikan lebih dari 20 nanometer lipid bilayer.

Struktur

Integrin adalah heterodimer, yaitu, mereka adalah molekul yang selalu terdiri dari dua protein. Kedua protein tersebut dianggap sebagai subunit atau protomer dan dibedakan sebagai subunit alfa dan subunit beta. Kedua subunit ini terhubung secara non-kovalen. Mereka menghadirkan massa molekul antara 90 hingga 160 kDa.

Jumlah subunit alfa dan beta bervariasi di antara berbagai kelompok organisme di dunia hewan. Pada serangga seperti lalat buah ( Drosophyla ), misalnya, ada 5 subunit alfa dan 2 beta, sedangkan pada cacing nematoda genus Caenorhabditis ada 2 alfa dan satu beta.

Pada mamalia, para peneliti menyarankan bahwa ada jumlah subunit dan kombinasi yang tetap; Namun, dalam daftar pustaka tidak ada konsensus mengenai jumlah ini. Sebagai contoh, beberapa menyebutkan bahwa ada 18 subunit alfa, 8 beta dan 24 kombinasi, sementara yang lain berbicara tentang 16 alfa dan 8 beta untuk 22 kombinasi.

Setiap subunit memiliki struktur berikut.

Subunit alfa

Subunit alfa memiliki struktur dengan domain heliks β dari tujuh daun atau lembaran yang membentuk kepala, domain di paha, dua domain betis, domain transmembran tunggal dan juga ekor sitoplasma pendek yang tidak memiliki aktivitas enzimatik atau mengikat aktin.

Ini menyajikan rantai dengan sekitar 1.000 hingga 1.200 residu. Itu dapat mengikat kation bivalen.

Pada mamalia, di mana integrin paling banyak dipelajari, subunit alfa dapat dikelompokkan berdasarkan apakah subunit tersebut mengandung domain yang dimasukkan atau tidak (alfa I).

Dengan alpha saya menyisipkan domain

Domain alpha I yang dimasukkan terdiri dari wilayah 200 asam amino. Kehadiran domain ini dalam integrin menunjukkan bahwa mereka adalah reseptor kolagen dan leukosit.

Tanpa domain yang disisipkan

Integrin alfa yang tidak memiliki domain terintegrasi diklasifikasikan ke dalam 4 subfamili, yang akan kita lihat di bawah.

PS1

Reseptor glikoprotein, juga disebut laminin, sangat penting untuk mengintegrasikan jaringan otot, ginjal dan kulit.

PS2

Subfamili ini adalah reseptor untuk asam arginylglycylpartic, juga dikenal sebagai RGD atau Arg-Gly-Asp.

PS3

Subfamili ini telah diamati pada invertebrata, terutama pada serangga. Meskipun sedikit yang diketahui tentang itu, ada penelitian yang mengevaluasi peran penting dalam aktivitas fungsional gen integrin leukosit CD11d, pada manusia.

PS4

Subfamili ini dikenal sebagai grup alpha 4 / alpha 9 dan terdiri dari subunit dengan nama yang sama.

Subunit tersebut dapat dipasangkan dengan subunit beta 1 dan beta 7. Mereka juga berbagi ligan yang sangat mirip dengan subunit alfa yang memiliki domain yang disisipkan alfa I, seperti molekul adhesi sel vaskular, ligan yang larut dalam darah, fibrinogen dan lainnya. termasuk bahkan patogen.

Subunit beta

Secara struktural subunit beta terdiri dari kepala, bagian yang disebut batang / kaki, domain transmembran dan ekor sitoplasma. Head terdiri dari domain beta I, yang dimasukkan ke dalam domain hybrid yang berikatan dengan domain plexin-semaphore-integrin, juga dikenal sebagai PSI.

Bagian batang / tungkai berisi empat modul yang sama atau sangat mirip dengan faktor pertumbuhan epidermis integrin yang kaya sistein dan, seperti yang telah disebutkan, ekor sitoplasma. Ekor sitoplasma ini, seperti pada subunit alfa, tidak memiliki aktivitas enzimatik atau pengikatan aktin.

Mereka menghadirkan rantai dengan sejumlah residu yang berosilasi antara 760 dan 790, dan dapat menyatukan, seperti subunit alfa, kation bivalen.

Fungsi

Integrin memiliki banyak fungsi, namun yang paling dikenal adalah yang akan kita lihat selanjutnya.

Gabungan atau penggabungan sel ke matriks ekstraseluler

Sambungan yang ada antara sel dan matriks ekstraseluler berkat integrin yang mendukung resistensi sel terhadap dorongan mekanis, mencegah mereka dari sobekan dari matriks.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa penggabungan ke matriks sel adalah persyaratan dasar untuk pengembangan organisme eukariotik multiseluler.

Migrasi sel adalah proses di mana integrin mengintervensi dengan mengikat atau menyambung ke substrat yang berbeda. Berkat ini mereka ikut campur dalam respon imun dan penyembuhan luka.

Transduksi sinyal dari matriks ekstraseluler ke sel

Integrin berpartisipasi dalam proses transduksi sinyal. Ini berarti bahwa mereka melakukan intervensi dalam penerimaan informasi dari cairan ekstraseluler, menyandikannya dan kemudian memulai perubahan molekul intraseluler, sebagai respons.

Transduksi sinyal ini campur tangan dalam sejumlah besar proses fisiologis seperti penghancuran sel terprogram, diferensiasi sel, meiosis dan mitosis (pembelahan sel), dan pertumbuhan sel, antara lain.

Integrin dan kanker

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa integrin memainkan peran penting dalam perkembangan tumor, terutama dalam metastasis dan angiogenesis. Contohnya adalah integrin αVβ3 dan α1β1, antara lain.

Integrin ini telah dikaitkan dengan pertumbuhan kanker, dengan peningkatan resistensi terapeutik dan dengan neoplasma hematopoietik.

Perspektif evolusi

Adhesi yang efisien antara sel-sel untuk membentuk jaringan, tanpa diragukan lagi, adalah karakteristik penting yang seharusnya ada dalam evolusi evolusi organisme multiseluler.

Munculnya keluarga integrin telah ditelusuri kembali ke penampilan metazoa sekitar 600 juta tahun yang lalu.

Sekelompok hewan dengan karakteristik histologis leluhur adalah porifera, yang biasa disebut spons laut. Pada hewan-hewan ini, adhesi sel terjadi oleh matriks proteoglikan ekstraseluler. Reseptor yang berikatan dengan matriks ini memiliki motif pengikat integrin yang khas.

Faktanya, dalam kelompok hewan ini kami telah dapat mengidentifikasi gen yang terkait dengan subunit tertentu dari beberapa integrin.

Dalam perjalanan evolusi, nenek moyang metazoa memperoleh integrin dan domain mengikat yang telah dilestarikan dari waktu ke waktu dalam kelompok hewan yang sangat besar ini.

Secara struktural, kompleksitas maksimum integrin terlihat pada kelompok vertebrata. Ada integrin berbeda yang tidak hadir di invertebrata, dengan domain baru. Memang, pada manusia lebih dari 24 integrin fungsional yang berbeda telah diidentifikasi - sedangkan pada lalat buah Drosophila melanogaster hanya ada 5.