分子细胞生物学教学课件：Chapter21- 细胞连接

1、FigureA summary of the junctional and nonjunctional adhesive mechanisms used by animal cells in binding to one another and to the extracellular matrix.The junctional mechanisms are shown in epithelial cells, while the nonjunctional mechanisms are shown in nonepithelial cells. A junctional interactio

2、n is operationally defined as one that can be seen as a specialized region of contact by conventional and/or freeze-fracture electron microscopy. Note that the integrins and cadherins are involved in both nonjunctional and junctional cell-cell (cadherins) and cell-matrix (integrins) contacts. The ca

3、dherins generally mediate homophilic interactions, whereas the integrins mediate heterophilic interactions. Both the cadherins and integrins act as transmembrane linkers and depend on extracellular divalent cations to function; for this reason, most cell-cell and cell-matrix contacts are divalent-ca

4、tion-dependent. The selectins and integrins can also act as heterophilic cell-cell adhesion molecules: the selectins bind to carbohydrate, while the cell-binding integrins bind to members of the immunoglobulin superfamily. The integrins and integral membrane proteoglycans that mediate nonjunctional

5、adhesion to the extracellular matrix are discussed later. 粘附分子在细胞与细胞之间、细胞与胞外基质之间介导粘附具有黏合作用的细胞膜整合蛋白四大家族 钙黏蛋白（Cadherins） 选择蛋白（Selectin）免疫球蛋白超家族（Ig-Superfamily，IgSF） 了解最多的是N-CAM（nerve cell adhesion molecules）整联蛋白（Integrin） 选择蛋白 钙黏蛋白 免疫球蛋白超家族是N-CAM 细胞外基质中的纤连蛋白或层连蛋白都具有RGD（Arg-Gly-Asp）序列，与细胞膜上的整联蛋白结合。整联蛋白

6、(integrin) 是细胞膜上的一类整合蛋白家族，由、亚基组成异二聚体，（目前已发现24种亚基和9中亚基），起受体作用，介导细胞与细胞外基质的粘附。整联蛋白的作用 细胞内外结构和通讯的桥梁 整联蛋白在胞内连接骨架蛋白，胞外连接胞外基质，使细胞与细胞外基质黏附。 信号传递整联蛋白一旦与配体结合，快速与踝蛋白、纽蛋白、辅肌动蛋白及肌动蛋白骨架联系，聚集成黏着斑，招募黏着斑激酶（focal adhesion kinase，FAK），使其活化，传递信息。 血栓的形成 血栓形成与血小板聚集有关，含RGD序列的可溶性血液蛋白（如，纤维蛋白原）与血小板的整联蛋白b 3相互作用，作为衔接蛋白把血小板聚集在一

7、起。 细胞分化 造血细胞表面有41整联蛋白，造血细胞只有与骨髓基质细胞分泌的纤连蛋白结合才能增殖分化。分化晚期，整联蛋白减少，细胞脱离基质进入血循环。 细胞运动和迁移 细胞前端肌动蛋白丝装配、黏附（依赖整联蛋白），后端肌动蛋白丝解聚，黏着斑解体，离开基质 白细胞的反应 白细胞表面带有2亚基的整联蛋白，使白细胞与感染部位的内皮细胞结合，离开血流，进入发炎部位。intercellular adhesion molecule， ICAM选凝素和整联蛋白在细胞对炎症反应中的作用第四节 细胞连接 细胞连接(cell junction): 多细胞生物组织中,细胞与细胞间、细胞与细胞外基质间形成的结构关系，

8、称为细胞连接。按功能分为三类：封闭连接、锚定连接、通讯连接。一、封闭连接（occluding junction） 1.紧密连接（tight junction）：上皮（或表皮）细胞与四周相邻细胞通过膜上整合蛋白对合形成密封条索封闭细胞间隙的连接方式。构成紧密连接的三种蛋白 紧密连接的功能：封闭细胞间隙，阻止某些物质从细胞间隙通过。 封闭作用的强弱与封闭“焊接线”的疏密有关。隔离膜上蛋白，限制膜蛋白的自由扩散，使其定位于膜上的某一区域。 2、隔状连接（septate junction）无脊椎动物组织中的上皮细胞间的连接结构已研究获知的作用同紧密连接二、锚定连接（anchoring junction

9、）锚定连接具有两类不同形式: 与肌动蛋白丝相连的黏合带与黏合斑 与中间丝相连的桥粒和半桥粒1、黏合带(adhesion belt) 相邻细胞间有30nm间隙，其间由钙黏蛋白介导黏合，跨膜的钙黏蛋白在细胞内通过附着蛋白与肌动蛋白微丝相连，微丝平行质膜环绕呈带状。 常位于上皮细胞顶端，紧密连接下方。黏合带的结构：a.跨膜钙粘蛋白(cadherin) 现已发现10余种， E-钙黏蛋白(epithelium)， N-钙黏蛋白， P-钙黏蛋白(placenta) b.成束微丝 沿质膜内侧呈连续带c.附着蛋白：、-锁连蛋白，-辅肌动蛋白等 黏合带连接相邻细胞，增强组织的机械牢固性左右两细胞中的衔接蛋白不同

10、，表明CAM（cell adhesion molecule）可与不同的衔接蛋白作用2、黏合斑(adhesion plaque) 或称点状黏合(focal adhesion) 细胞与细胞外基质间的黏合连接 主要结构特点：肌动蛋白束参与附着蛋白为黏着斑蛋白和-辅肌动蛋白通过整联蛋白同细胞外基质的纤连蛋白相连黏合斑纽蛋白踝蛋白 纤连蛋白细胞外基质整联蛋白肿瘤细胞合成纤连蛋白少，其整联蛋白的细胞质端酪氨酸残基磷酸化，也影响了talin（踝蛋白）的结合，导致肿瘤细胞与粘附力差，易迁移。3. 桥粒（desmosome）： 呈纽扣状，质膜内侧有胞质斑（由片珠蛋白、桥粒斑蛋白、亲斑蛋白等多种蛋白构成），许多中

11、间丝与其相连，相邻两细胞的胞质斑由跨膜的钙黏蛋白黏合在一起。 桥粒的完整性依赖于Ca2+的存在。 中间丝成分依细胞类型不同而不同。22桥粒钙黏蛋白桥粒功能：坚韧的细胞连接。 桥粒连接的细胞耐受机械压力，使上皮细胞不因外界张力而分离。皮肤、口腔、食道表皮等易受斯拉和摩擦处桥粒多。桥粒的细胞粘附蛋白是跨膜的钙黏蛋白天疱疮自身免疫性皮肤病 由于患者对自身的一种或多种桥粒跨膜的黏附蛋白产生抗体，结果破坏桥粒结构，使上皮细胞锚定连接丧失，组织液通过细胞间隙渗漏，导致严重的皮肤水疱。（2）半桥粒（hemidesmosome） 位于上皮基底层细胞的基底部，加强上皮细胞与基质的关系，防止细胞在受力时与基膜分开

12、半桥粒与桥粒的差别跨膜蛋白不是钙粘蛋白而是整联蛋白不是与相邻细胞,而是与细胞外基质层连蛋白相连附着蛋白为网蛋白半桥粒Hemidesmosomes29锚定连接的作用三、通讯连接（Communication Junction）1、间隙连接（gap junction） 动物组织细胞间广泛分布的连接方式 基本结构单位是连接子，每个间隙连接含数百个连接子。 连接子由6个跨膜蛋白围成直径1.5nm的通道，相邻细胞质膜上的两个连接子对接形成间隙，允许分子量在1000道尔顿以下离子或分子通过。每个连接子呈柱状，柱长7.5nm, 外径6nm, 通道孔径1.5nm。间隙连接的蛋白成分已分离20余种构成连接子的蛋白

13、,属同一蛋白家族。连接子蛋白的一级结构都较保守, 并有相似的抗原性。不同类型细胞表达不同的连接子蛋白，间隙连接的孔径与调控机制有所不同。间隙连接的通透性调节： 膜电位、PH值、Ca2+浓度、外界化学信号（如肝细胞对胰高血糖素的反应）等。间隙连接的主要功能： 代谢偶联 允许小分子代谢物和信号分子通过，实现物质的快速平均分配。协调细胞群体的生物学功能。 在早期胚胎发育和细胞分化过程中的作用。 电偶联 电偶联在神经冲动传递过程中起重要作用； a电突触： 神经元之间或神经元与效应细胞之间的间隙连接完成神经冲动的传导。 b在具有电兴奋性的细胞构成的组织中形成电偶联。各种细胞连接形态图胞间连丝（plasm

14、odesmata）胞间连丝具有细胞通讯作用，允许分子量1000以下物质通过越幼嫩组织胞间连丝允许通过的物质越大植物病毒编码特殊蛋白可扩张胞间连丝的孔径Figure19-28A summary of the junctional and nonjunctional adhesive mechanisms used by animal cells in binding to one another and to the extracellular matrix.The junctional mechanisms are shown in epithelial cells, while the no

15、njunctional mechanisms are shown in nonepithelial cells. A junctional interaction is operationally defined as one that can be seen as a specialized region of contact by conventional and/or freeze-fracture electron microscopy. Note that the integrins and cadherins are involved in both nonjunctional a

16、nd junctional cell-cell (cadherins) and cell-matrix (integrins) contacts. The cadherins generally mediate homophilic interactions, whereas the integrins mediate heterophilic interactions. Both the cadherins and integrins act as transmembrane linkers and depend on extracellular divalent cations to function; for this reason, most cell-cell and cell-matrix contacts are divalent-cation-dependent. The selectins and integrins can also act as heterophilic cell-cell adhesion molecules: the selectins bind to carbohydrate, while the cell-binding integrins bind to members of