Bevezetés az integrinbe és felépítésébe
Az integrinek olyan fehérjék, amelyek mechanikusan úgy működnek, hogy a sejtek citoszkeletonját az extracelluláris mátrixhoz (ECM) rögzítik, biokémiailag pedig úgy, hogy érzékelik, megtörtént-e az adhézió. Az integrin fehérjecsalád alfa és béta altípusokból áll, amelyek transzmembrán heterodimereket alkotnak. Az integrinek az extracelluláris ligandumok adhéziós receptoraiként működnek, és biokémiai jeleket továbbítanak a sejtbe a downstream effektorfehérjék révén. Figyelemre méltó, hogy kétirányúan működnek, ami azt jelenti, hogy kívülről befelé és belülről kifelé egyaránt képesek információt továbbítani (áttekintve: ).
Integrin szerkezete
Integrin α alegység domének: Fent: Lineáris domén elrendeződés. Középen: A fehérje domének által alkotott globuláris szerkezet. Alul: Az integrin α alegység egyszerűsített változata. Az αI domén jelen van az α alegység egyes altípusaiban.
Minden integrin heterodimer egy alfa (α) és egy béta (β) alegységből áll, amelyek nemkovalens kölcsönhatások révén kapcsolódnak egymáshoz, és egy extracelluláris ligandumkötő fejet, két többdoménes `lábat’, két egyátmenetes transzmembrán hélixet és két rövid citoplazmatikus farkat alkotnak. Az α és β csoportok nem mutatnak homológiát egymással, azonban mindkét csoport altípusai között konzervált régiók találhatók.
Az α alegység lába egy comb és 2 vádli doménből áll, amelyek a ligandumkötő fejet támogatják, amelyet egy β-propeller domén alkot, amelynek 7 ismétlődése alkotja a lapátokat (az alábbi ábrán henger alakban látható). Néhány propellerlapát-domén alsó oldalán kalciumkötő EF-kéz doméneket tartalmaz; ezek allosztérikusan befolyásolják a ligandumkötést . Egy további, ~200 maradékot tartalmazó αI (interaktív) domén van jelen néhány gerinces α-láncban (kilenc humán α altípusban) a 2. és 3. propeller ismétlődések között . Ez egy fémion-függő adhéziós helyet (MIDAS) tartalmaz, amely fontos a ligandumkötés szempontjából.
Integrin β alegység domének: Fent: Lineáris domén elrendeződés. Középen: A fehérje domének által alkotott globuláris szerkezet. Alul: Az integrin β alegység egyszerűsített változata.
A β alegység 4 ciszteinben gazdag epidermális növekedési faktor (EGF) ismétlődésből, egy hibrid doménből (szekvenciában felosztva), egy I-szerű doménből (βI) és egy plexin-szempahorin-integrin (PSI) doménből áll. Az αI-hoz hasonlóan a βI domén tartalmaz egy MIDAS helyet a ligandkötéshez és egy további szabályozó helyet “a MIDAS mellett” vagy ADMIDAS, amelyet Ca2+ gátol és Mn2+ aktivál a ligandkötéshez.
i) Ligandkötés
A βI domén a β-propellerrel együtt vagy az αI-vel (ha van) a MIDAS-on keresztül Mg2+ függő módon köt ligandumot a fejrészben lévő interfészen. Míg az Asp karboxilcsoport a βI MIDAS Mg2+ iont koordinálja, addig az RGD ligandum Arg oldalláncának hidrogénje közvetlenül a β-propeller 2. és 3. doménjében lévő Asp-hoz kötődik .
ii) Dimerizáció
Az α és β alegységek gömbi doménszerkezete stabil dimerben. A ligandkötés az αI (bal oldali panel) vagy a β-propeller (jobb oldali panel) és a βI domén határfelületén történik.
A dimerizáció az α-láncon lévő β-propeller felszínen és a β-láncon lévő hibrid doménen keresztül történik a citoplazmában . Úgy tűnik, hogy az ezeken a kölcsönható felületeken lévő szekvenciák szabályozzák a láncszelekció specifitását. Kimutatták, hogy a dimereket hidrofób kölcsönhatások és elektrosztatikus sóhidak stabilizálják és inaktívak maradnak a külső és a belső membrán proximális régióiban .
iii) Kölcsönhatások
A β-lánc citoplazmatikus farka ismert, hogy NPxY/F motívumokon keresztül kötődik a fehérjeadapterekhez ; ez aktiválja az integrineket a dimerek közötti sóhíd megbontásával (áttekintve a ). Általában az adaptor fehérjék elősegítik az aktinhoz való kapcsolódást , azonban a vimentinen keresztül köztes filamentumok is érintettek.
Az integrin citoplazmatikus farokhoz kötődő fehérjeadapterek:
Szerkezeti adaptorok (pl. talin, tensin,) az integrineket közvetlenül a citoszkeletonhoz kötik
Szerkezeti adaptorok (pl. paxillin, kindlin) hidakat képeznek a fókuszos adhéziós fehérjék között
Katalitikus adaptorok (pl. fókuszos adhéziós kináz, integrinhez kötött kináz, Src) a jelátvitelt az adhéziós helyekről propagálják. Az α-farkon keresztüli kölcsönhatások a szekvencia variabilitás miatt nem jól megalapozottak, azonban az α-farok szerepet játszanak a sejttípus-specifikus integrin aktivációban a downstream jelátvitelt moduláló fehérjék megkötésén keresztül . A citoplazmatikus farok maradékok foszforilációs állapota modulálja az adaptorok közötti versenyt a kötődésért, és így az integrinek későbbi citoszkeletális kölcsönhatásait és a választ (áttekintve a ).
A fehérje szerkezetének szerepét a ligand-affinitás modulációjában, a jelátvitelben és az integrinek felszíni eloszlásának dinamikájában áttekintette a .
.