细胞生物学 第十章 细胞连接与细胞黏附 提纲

1、封闭连接细胞连接 锚定连接通讯连接一 封闭连接（紧密连接）分布于 各种上皮细胞，如 消化道上皮、膀胱上皮、睾丸曲细精管生精上皮的支持细胞基部、腺体的上皮细胞 管腔面的顶端侧面区域、脑毛细血管内皮细胞之间 等跨膜蛋白颗粒形成的 封闭索，交错形成网状，环绕每个上皮细胞的顶部，连接相邻细胞，封闭细胞间隙，防止小分子 从细胞一侧 经过细胞间隙 进入另一侧穿膜蛋白 闭合蛋白occludin 45kD的四次穿膜蛋白C端与N端 均伸向细胞质 封闭蛋白claudin 20-27kD的四次穿膜蛋白C端与N端 均伸向细胞质胞质外周蛋白 PDZ蛋白、ZO家族。紧密连接的两个主要功能：1封闭上皮细胞的间隙，形成与外界

2、隔离的封闭带，防止细胞外物质 无选择地通过细胞间隙进入组织，或从组织回流入腔中，保持内环境的稳定 。 如：血脑屏障blood-brain barrier、血睾屏障blood-testis barrier保护器官免受异物伤害2形成上皮细胞质膜蛋白 与膜脂分子侧向扩散的屏障，维持上皮细胞的极性。如紧密连接限制膜蛋白、膜脂分子流动性，保证在小肠上皮内胞质营养物质运转的方向性，还将上皮细胞联合成一个整体二 锚定连接由细胞骨架纤维参与，存在于相互接触的细胞间或细胞与细胞外基质之间的细胞连接；主要作用是 形成能够抵抗机械张力的牢固粘合；广泛分布于动物各种组织中，特别是 上皮、心肌和子宫颈等需要承受机械压力

3、的组织细胞与细胞间的黏着连接黏着带 adhesion belt黏着连接 adhering junction细胞与细胞外基质间的黏合连接黏着斑与肌动蛋白纤维 相连的锚定连接adhesion plaque桥粒连接 desmosome junction细胞与细胞间的连接 桥粒desmosome与中间纤维 相连的锚定连接细胞与细胞外基质间的连接 半桥粒hemidesmosome细胞内锚定蛋白 intracellular anchor proteins：在细胞膜的胞质面形成一个突出的斑，并将连接复合体与肌动蛋白纤维/中间纤维相连 穿膜黏着蛋白 transmembrane adhension protei

4、ns：其胞质区域连接细胞内锚定蛋白，其细胞外区域与细胞外基质蛋白或相邻细胞特异的穿膜黏着蛋白（一） 黏着连接是由肌动蛋白丝参与的锚定连接1黏着带位于上皮细胞 紧密连接的下方，是相邻细胞之间形成的一个 连续的带状结构参与形成 黏着带 的穿膜黏着蛋白 称：钙黏着蛋白 cadherin，是Ca2+依赖性细胞黏附分子胞内 锚定蛋白： 、联蛋白(catenins)， -辅肌动蛋白(actinin)、黏着斑蛋白(vinculin)等，锚定 肌动蛋白丝作用 1在维持 细胞形态和组织器官完整性2为上皮细胞、心肌细胞 提供了抵抗机械张力的 牢固黏合2 黏着斑位于上皮细胞基底部，是细胞通过局部黏附与 细胞外基质之

5、间形成的 黏合连接参与黏着斑 连接的 穿膜黏着蛋白 是整联蛋白integrin，也称 整合素；其胞外部分与 细胞外基质(纤连蛋白、胶原) 相连，胞内部分通过 锚定蛋白 与肌动蛋白丝 相连黏着斑部位的锚定蛋白有：踝蛋白talin、 -辅肌动蛋白、细丝蛋白filamin、纽蛋白vinculin 等黏着斑 在肌细胞、肌腱(主要是 胶原) 形成的连接中 很常见体外培养细胞 常通过 黏着斑 附着于 培养皿表面，黏着斑的形成、解离 对细胞的 铺展和迁移 有重要意义（二）桥粒连接是由中间纤维介导的锚定连接桥粒连接 广泛分布于 承受强拉力的组织中，如 皮肤、心肌、消化道、膀胱、子宫、阴道等处的上皮细胞之间；根

6、据分布位置，分为：桥粒、半桥粒 两种1 桥粒 位于 上皮细胞 黏着带下方，是相邻细胞接触点上的一种 类似斑点状（纽扣）的结构桥粒斑（中间纤维附着部位）由多种蛋白组成包括 桥粒斑珠蛋白plakoglobin、桥粒斑蛋白desmoplakin不同组织的细胞中 附着于桥粒斑的 中间纤维不同胰蛋白酶、胶原酶、透明质酸酶、 Ca2+螯合剂，均能破坏 桥粒结构桥粒破坏：自身免疫缺陷病天疱疮2 半桥粒 上皮细胞 与基膜 之间的连接装置，结构仅为 桥粒的一半半桥粒的胞质斑 由网蛋白plectin组成，与胞内中间纤维相连；半桥粒的跨膜黏着蛋白是 整联蛋白integrin、穿膜蛋白BP180，与基底膜中的 层粘连

7、蛋白 结合，从而将细胞与基底膜牢固锚定在一起 主要功能：把上皮细胞 与其下方的 基底膜连在一起，防止机械力造成的上皮组织剥离半桥粒破坏：大泡性类天疱疮；层粘连蛋白、整联蛋白6或4基因突变，均引起 大泡性表皮松懈症，症状类似前者三 通讯连接通讯连接communicating junction：进行细胞间的 电信号、化学信号的通讯联系，从而完成群体细胞间的合作与协调动物组织中 有两种通讯连接：间隙连接 gap junction、化学突触chemical synapse(一) 间隙连接是动物组织中普遍存在的一种细胞连接方式除骨骼肌细胞及血细胞外，几乎所有的动物组织细胞都利用间隙连接进行通讯连接间隙连

8、接的基本结构单位是 连接子connexon，长7.5nm，外径6nm，由6个相同或相似的 跨膜蛋白连接子蛋白connexin（都有4个保守的a螺旋穿膜区） 环绕而成，中央是1.52nm的亲水性通道一个连接子 可以由不同连接子蛋白构成异源连接子；也可由相同连接子蛋白构成同源连接子不同连接子蛋白 构成的连接子，在通透性、导电率、可调节性方面是不同的，其分布具有组织细胞特异性重要功能是：加强相邻细胞的机械连接 介导细胞间通讯间隙连接的通讯方式代谢藕联metabolic coupling电藕联electric coupling1 代谢耦联 通过连接子形成亲水性通道，允许如 无机离子、葡萄糖、氨基酸、核

9、苷酸、维生素、cAMP等 从一个细胞迅速进入另一个细胞内，使代谢产物迅速平均分配到相邻细胞中，在胚胎发育早期特别重要间隙连接的通透性是 可以调节的，降低pH，或升高Ca2+离子浓度，均可降低 间隙连接的通透性（细胞受损时， Ca2+大量进入细胞，导致间隙连接关闭，以免周围细胞受到伤害；肿瘤细胞 间隙连接 明显减少或丧失，失去控制）2 电耦联其连接子 是种 离子通道，带电的离子 能通过间隙连接 达到相邻细胞在具有 电兴奋性 的组织细胞间，广泛存在 电耦联现象；带电离子通过连接子，使动作电位 从一个细胞扩散到另一个细胞，速度快而准确（二）突触主要存在于神经细胞之间和神经细胞与肌细胞的接触部位突触

10、电突触 细胞间形成间隙连接 速度快而准确 化学突触化学突触 主要存在于 神经细胞之间、神经细胞与肌细胞之间的接触部位，突触间隙20nm宽，传递 神经递质，引起突触后膜动作电位，速度不及电突触。钙黏着蛋白Cadherin细胞黏附分子 选择素Selectin免疫球蛋白超家族Ig-superfamily, Ig-SF 整联蛋白家族integrin细胞黏附分子可分为三部分：较长胞外区，其N-端带有糖链，是与配体识别部位；跨膜区，多为一次性跨膜蛋白； 胞质区，肽链的C-端，一般较小，可与质膜下的细胞骨架成分 或 胞内的 信号转导分子 结合，从而 介导黏附细胞黏附分子通过三种方式介导细胞识别与黏着： 同亲

11、型结合homophilic binding，相邻细胞表面的 同种黏附分子间的识别与黏着；如钙黏着蛋白主要以这种方式介导细胞黏附 异亲型结合hetrophilic binding，不同种黏附分子间的识别与黏着，选择素和整联蛋白 主要靠这种方式 介导细胞黏附； 连接分子依赖性结合linker-dependent binding，相邻细胞的黏附分子通过 连接分子介导，才能相互识别与黏着一 钙黏着蛋白家族一类依赖于Ca2+的 同亲型 细胞黏附分子，在胚胎发育中的 细胞识别、迁移、分化，以及组织器官构筑中 起重要作用典型钙黏着蛋白 上皮组织的E-钙粘素epithelial cadherin神经组织的N-

12、钙粘素胎盘(乳腺、表皮)P-钙粘素 （细胞黏着、信号转导）血管内皮细胞VE-钙粘素 等非典型钙黏着蛋白 桥粒中的 介导细胞黏着1 钙黏着蛋白分子结构钙离子对钙黏着蛋白的影响单次跨膜糖蛋白在质膜中常以同源二聚体形式存在钙粘素的胞外区 约110氨基酸残基，常折叠成5个重复结构域，Ca2+结合在重复结构之间，将胞外区锁定在一起，形成棒状结构，赋予钙粘素分子以强度结合Ca2+越多，钙粘素刚性越强；去除Ca2+，胞外区便变得松软，易被蛋白酶水解2 钙黏着蛋白的功能介导细胞与细胞之间的同亲性细胞在个体发育中 影响细胞分化参与细胞之间稳定的特化连接结构3 钙黏着蛋白与疾病钙粘素功能的 丧失，使恶性肿瘤 容易

13、扩散；缺失E-钙粘素 可导致 上皮肿瘤的发生； E-钙粘素 表达越多，细胞转移越少；升高恶性肿瘤细胞中 钙粘素的表达，有利于抑制肿瘤二 选择素依赖于Ca2+的 异亲性 细胞黏附分子主要介导 白细胞与 血管内皮细胞或血小板 的识别和暂时性黏附，帮助 白细胞、血小板 进入炎症部位L-选择素(L-selectin)：最早在淋巴细胞被发现，在各种白细胞上都表达P-选择素(P-selectin)：存在于血小板和内皮细胞E-选择素(E-selectin)：存在于活化的内皮细胞中1 选择素的分子结构单次 跨膜糖蛋白其胞外区 由三个独立结构域 组成：N-末端的C型凝集素(C lectin)结构域 识别特异糖基

14、，参与细胞间选择性黏附的 重要活性部位表皮生长因子(EGF)样 结构域补体调节蛋白（CCP）同源结构域3种选择素 均可识别一类 特定的糖基， Ca2+参与该识别黏附过程表皮生长因子结构域、补体结合蛋白结构域，具有加强分子间黏附 以及参与补体系统 调节等 作用胞内区 可通过锚定蛋白与细胞内微丝结合2 选择素的功能主要功能是 参与白细胞 与血管内皮细胞或血小板的 识别与黏附，帮助白细胞进入炎症部位白细胞在炎症部位的血管中 黏附、分离、再黏附、再分离，呈现滚动方式运动随后激活了自身的整联蛋白，由整联蛋白介导 白细胞与血管内皮的紧密结合，使白细胞 经内皮细胞间隙 迁移至组织三 免疫球蛋白超家族分子结构

15、中 含有类似 免疫球蛋白结构域、不依赖Ca2+的 细胞黏附分子有的介导 同亲型 细胞黏着，如 各种神经细胞黏附分子 neural cell adhesion molecule, N-CAM，及血小板-内皮细胞黏附分子PE-CAM有的介导 异亲型 细胞黏着，如 细胞间粘附分子 I-CAM、血管细胞粘附分子 V-CAM 等大多IgSF 介导淋巴细胞和 免疫应答细胞之间的 特异的相互作用一些IgSF成员，如 N-CAM 介导 非免疫细胞的黏着1 Ig-SF黏附分子的功能所有N-CAM的胞外区 都有5个Ig样 结构域,通过 同亲型黏着机制 与相邻细胞同类分子结合黏附载一起，与神经系统的发育、轴突的生长

16、和再生、突触的形成关系密切N-CAM的基因缺陷 可引起智力发育迟缓和其他神经系统病变一些Ig-SF成员 通过异亲型细胞黏附机制 参与细胞黏附2 Ig-SF黏附分子与医学神经细胞黏附分子L1(N-CAM-L1) 主要在神经细胞表达，与神经元之间的黏附及相互作用有关I-CAM、V-CAM、PE-CAM 在免疫排斥反应中 具有重要作用；如 I-CAM介导 肿瘤细胞与白细胞的黏附，肿瘤细胞I-CAM表达降低 可能与肿瘤细胞 逃逸免疫监视 有关 四 整联蛋白家族（整合素）一类普遍存在于脊椎动物细胞表面，依赖Ca2+或Mg2+的异亲型细胞粘附分子，介导 细胞-细胞 或 细胞-细胞外基质的相互识别和黏附，具

17、有联系细胞内（细胞骨架）外的功能1 整联蛋白是由和两个亚基形成的异二聚体跨膜蛋白亚基 和亚基 均由 胞外区、跨膜区、胞内区 三个部分组成； 其胞外区的 头部区 与配体结合胞内区 很短，只含有 3050个氨基酸，可通过与 胞内的一些 连接蛋白(踝蛋白、辅肌动蛋白、Filamin、纽蛋白) 与细胞内的 肌动蛋白丝等 骨架成分 相互作用胞外区可与 纤粘连蛋白、层粘连蛋白、胶原等 含有Arg-Gly-Asp (RGD) 三肽序列的细胞外基质成分 结合，介导细胞与 细胞外基质的黏着，如 黏着斑、半桥粒。不同细胞 表达的整联蛋白 在组成上 不尽相同；一种整联蛋白 可以结合 多种配体，一种配体 也可结合 多种整联蛋白介导细胞间相互作用介导细胞与细胞外基质间的相互作用整联蛋白在信号传递中发挥重要作用，整联蛋白参与的信号传递方向有“由内向外”及“由外向内”两种形式整联蛋白的胞外区 识别结合 RGD 三肽序列，人工合成肽的RGD序列 能竞争性 阻断细胞与纤连蛋白的结合半数的整联蛋白 含有结合RGD的 结构域，而RGD序列的发现，开辟了 以受体-配体 相互作用为基础的 新的基本治疗手段药厂设计出“非肽类抗凝血药物” Aggrastat 等，类似RGD结构，只结合 血小板整联蛋