基底膜的分子组成与功能课件

基底膜的分子组成与功能浙江大学医学院20131基底膜的分子组成与功能浙江大学医学院2

肾小球毛细血管壁三层结构内皮细胞层基底膜上皮细胞层肾小球基底膜2肾小球毛细血管壁三层结构内皮细胞层肾小球基底Basallaminae(yellow)surroundcertaincellsasinthekidneyglomerulus.Notethat,inthekidneyglomerulus（肾小球）,bothcellsheetshavegapsinthem,sothatthebasallaminaservesasthepermeabilitybarrierdeterminingwhichmoleculeswillpassintotheurinefromtheblood.3Basallaminae(yellow)surroun

正常情况下，血液中绝大部分蛋白质不能滤过而保留于血液中。基底膜在肾小球中起选择性过滤作用。4正常情况下，血液中绝大部分蛋白质不能滤过而保留于血液中。基底膜(basementmembrane)定义基底膜是由细胞分泌蛋白形成的细胞外蛋白，它们相互结合连接在细胞外间隙形成了一个分子网状结构，以分隔不同组织细胞并调控其周围环境。5基底膜(basementmembrane)定义基底膜是由基底层（basallamina）是高度结构化的细胞外基质蛋白复合体。6基底层（basallamina）是高度结构化的细胞外基质蛋Amodelofthemolecularstructureofabasallamina.ThebasallaminaisformedbyspecificinteractionsbetweentheproteinstypeIVcollagen（IV型胶原）,laminin（层粘连蛋白）,andnidogen(巢蛋白）,andtheproteoglycanperlecan（基底膜蛋白聚糖）.Transmembranelamininreceptors(integrins)intheplasmamembranearethoughttoorganizetheassemblyofthebasallamina.基底层（basallamina）细胞外基质蛋白复合体7Amodelofthemolecularstruc基底层蛋白组成基底层主要由Ⅳ型胶原、层粘连蛋白、巢蛋白、基底膜蛋白聚糖组成。Ⅳ型胶原层粘连蛋白巢蛋白基底膜蛋白聚糖8基底层蛋白组成基底层主要由Ⅳ型胶原、层粘连蛋白、巢蛋白、基底基底层蛋白组成。Ⅳ型胶原层粘连蛋白巢蛋白基底膜蛋白聚糖基底层蛋白组成9基底层蛋白组成。基底层蛋白组成9胶原蛋白collagen存在于所有组织和器官，是人体内含量最丰富蛋白质。脊椎动物的胶原类型近20种基底膜Ⅳ型胶原软骨Ⅱ型胶原皮肤Ⅰ型胶原Ⅳ型胶原是基底膜的主要组成成分。基底膜中是Ⅳ型胶原10胶原蛋白collagen存在于所有组织和器人皮肤胶原蛋白Gly33％Pro13％4-羟脯氨酸9％5-羟赖氨酸0.6％具有特征性氨基酸组成具有特征性氨基酸序列每个成熟的胶原蛋白分子均有3条多肽链；各种类型的胶原蛋白中有大量同源性序列（三肽重复序列）。认识胶原蛋白11人皮肤胶原蛋白Gly33％具有特征性氨基Ⅰ型胶原：（Gly－Pro－

X）n和（Gly－

Y－Hypro）n，X/Y代表任意氨基酸Ⅳ型胶原：（Gly－X－

Pro）n和（Gly－

Hypro－Y

）n，X/Y代表任意氨基酸认识胶原蛋白12Ⅰ型胶原：（Gly－Pro－X）n和（Gly－Y－H胶原蛋白由三条以非共价键结合的多肽链组成胶原蛋白的结构13胶原蛋白由三条以非共价键结合的多肽链组成胶原蛋白的结构13①

3条多肽链组成②每条多肽链均为Ⅱ型聚脯氨酸螺旋（polyprolinetypeⅡhelix)③每个螺旋含3个氨基酸残基④呈Ⅱ型聚脯氨酸螺旋构象的三条多肽链互相缠绕形成三聚螺旋胶原蛋白14①3条多肽链组成胶原蛋白14胶原蛋白胶原蛋白三聚螺旋结构依靠链间氢键和每周第3位的甘氨酸维持稳定。15胶原蛋白胶原蛋白三聚螺旋结构依靠链间氢键和每周第3位的甘氨酸胶原蛋白结构示意图16胶原蛋白结构示意图16胶原蛋白在Ⅰ型胶原蛋白中，除C端和N端片段外，大多数序列都是三聚螺旋结构。在其他的胶原蛋白中，序列中有多个球状结构域。17胶原蛋白在Ⅰ型胶原蛋白中，除C端和N端片段外，大多数序列都是Ⅳ型胶原(typeⅣcollagen)3条多肽链组成Ⅳ型胶原羧基端的球状结构域：NC1结构域氨基端：7S结构域18Ⅳ型胶原(typeⅣcollagen)3条多肽链组成Ⅳ型胶原网状结构的形成通过NC1间“头-头”相互作用形成二聚体；二聚体通过7S区形成八聚体；八聚体进一步聚集形成Ⅳ型胶原网状结构。19Ⅳ型胶原网状结构的形成通过NC1间“头-头”相互作用形成二聚

通过NC1间“头-头”相互作用形成二聚体；二聚体通过7S区形成八聚体；八聚体进一步聚集形成Ⅳ型胶原网状结构。Ⅳ型胶原网状结构的形成20通过NC1间“头-头”相互作用形成二聚体；Ⅳ型胶原网2121Ⅳ型胶原网状结构22Ⅳ型胶原网状结构22层粘连蛋白laminin

基底膜的主要成分之一；层粘连蛋白与细胞表面受体（整合蛋白）结合，可以介导上皮细胞及内皮细胞粘着于基底膜。23层粘连蛋白laminin23层粘连蛋白结构三条肽链（α、β、γ）通过二硫键交联而成；空间结构类似于一个不对称的“十字架”，十字架结构包含3个短臂和1个长臂。3个短臂由不同肽链构成，长臂由α、β、γ三条肽链共同构成。24层粘连蛋白结构三条肽链（α、β、γ）通过二硫键交联而成；2α、β和γ链各形成十字结构的一条短臂；长臂由三条肽链共同构成。α链向外延伸形成C端球形G结构域层粘连蛋白结构25α、β和γ链各形成十字结构的一条短臂；层粘连蛋白结构25层粘连蛋白网状结构的形成层粘连蛋白分子通过短臂间相互作用自身连接形成网状结构。26层粘连蛋白网状结构的形成层粘连蛋白分子通过短臂间相互作用自身

层粘连蛋白网状结构的形成不同层粘连蛋白分子的短臂间互相作用形成了片层样网状结构27层粘连蛋白网状结构的形成27层粘连蛋白网状结构28层粘连蛋白网状结构28巢蛋白(nidogen)巢蛋白结构：3个球形结构域组成—G1、G2、G329巢蛋白(nidogen)巢蛋白结构：3个球形结构域组成—G巢蛋白结构示意图Ⅳ型胶原和基底膜蛋白聚糖结合位点在G2结构域内，层粘连蛋白结合位点在G3结构域内。30巢蛋白结构示意图Ⅳ型胶原和基底膜蛋白聚糖结合位点在G2结构域巢蛋白巢蛋白连接层粘连蛋白和Ⅳ型胶原网络31巢蛋白巢蛋白连接层粘连蛋白和Ⅳ型胶原网络31基底膜蛋白聚糖(perlecan)

硫酸肝素蛋白聚糖是基底膜主要的蛋白聚糖硫酸肝素蛋白聚糖连接层粘连蛋白和Ⅳ型胶原网络32基底膜蛋白聚糖(perlecan)硫酸肝素蛋白聚糖是基底膜蛋白聚糖proteoglycan

是一类复杂的大分子糖复合物，由糖胺聚糖共价连接于核心蛋白所组成。糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG)是含己糖醛酸和己糖胺的重复二糖单位。己糖胺:葡糖胺或半乳糖胺己糖醛酸：艾杜糖醛酸或葡糖醛酸33蛋白聚糖proteoglycan是一类复蛋白聚糖蛋白聚糖是一条或多条糖胺聚糖以共价键与核心蛋白形成的大分子糖复合物化合物。34蛋白聚糖蛋白聚糖是一条或多条糖胺聚糖以共价键与核心蛋白基底膜蛋白聚糖基底膜蛋白聚糖中糖胺聚糖是硫酸肝素（肝素的二糖单位为葡糖胺和艾杜糖醛酸；肝素高度硫酸化）此种硫酸化的糖胺聚糖带很多负电荷，结合阳离子（Na

+,K+）和水形成胶体，从而提供一膨胀压，使得基底膜具有抵抗力。35基底膜蛋白聚糖基底膜蛋白聚糖中糖胺聚糖是硫酸肝素（肝素的二糖

基底膜蛋白聚糖通过它的核心蛋白与Ⅳ型胶原，或通过它的硫酸肝素链与层粘连蛋白结合，从而与基底膜其它三种成分相互作用。基底膜蛋白聚糖连接层粘连蛋白和Ⅳ型胶原网络36基底膜蛋白聚糖通过它的核心蛋白与Ⅳ型胶原，或通过基底层结构基底层由相互交联的层粘连蛋白和Ⅳ型胶原构成网状结构，巢蛋白和基底膜蛋白聚糖连接这些网状结构；层粘连蛋白通过与细胞受体结合，基底层结构得到巩固。37基底层结构基底层由相互交联的层粘连蛋白和Ⅳ型胶原构成网状结构基底层由相互交联的层粘连蛋白和Ⅳ型胶原构成网状结构，巢蛋白和基底膜蛋白聚糖连接这些网状结构；层粘连蛋白通过与细胞受体结合，基底层结构得到巩固。基底层结构38基底层由相互交联的层粘连蛋白和Ⅳ型胶原构成网状结构，巢蛋白和3939谢谢40谢谢40基底膜的分子组成与功能浙江大学医学院201341基底膜的分子组成与功能浙江大学医学院2

肾小球毛细血管壁三层结构内皮细胞层基底膜上皮细胞层肾小球基底膜42肾小球毛细血管壁三层结构内皮细胞层肾小球基底Basallaminae(yellow)surroundcertaincellsasinthekidneyglomerulus.Notethat,inthekidneyglomerulus（肾小球）,bothcellsheetshavegapsinthem,sothatthebasallaminaservesasthepermeabilitybarrierdeterminingwhichmoleculeswillpassintotheurinefromtheblood.43Basallaminae(yellow)surroun

正常情况下，血液中绝大部分蛋白质不能滤过而保留于血液中。基底膜在肾小球中起选择性过滤作用。44正常情况下，血液中绝大部分蛋白质不能滤过而保留于血液中。基底膜(basementmembrane)定义基底膜是由细胞分泌蛋白形成的细胞外蛋白，它们相互结合连接在细胞外间隙形成了一个分子网状结构，以分隔不同组织细胞并调控其周围环境。45基底膜(basementmembrane)定义基底膜是由基底层（basallamina）是高度结构化的细胞外基质蛋白复合体。46基底层（basallamina）是高度结构化的细胞外基质蛋Amodelofthemolecularstructureofabasallamina.ThebasallaminaisformedbyspecificinteractionsbetweentheproteinstypeIVcollagen（IV型胶原）,laminin（层粘连蛋白）,andnidogen(巢蛋白）,andtheproteoglycanperlecan（基底膜蛋白聚糖）.Transmembranelamininreceptors(integrins)intheplasmamembranearethoughttoorganizetheassemblyofthebasallamina.基底层（basallamina）细胞外基质蛋白复合体47Amodelofthemolecularstruc基底层蛋白组成基底层主要由Ⅳ型胶原、层粘连蛋白、巢蛋白、基底膜蛋白聚糖组成。Ⅳ型胶原层粘连蛋白巢蛋白基底膜蛋白聚糖48基底层蛋白组成基底层主要由Ⅳ型胶原、层粘连蛋白、巢蛋白、基底基底层蛋白组成。Ⅳ型胶原层粘连蛋白巢蛋白基底膜蛋白聚糖基底层蛋白组成49基底层蛋白组成。基底层蛋白组成9胶原蛋白collagen存在于所有组织和器官，是人体内含量最丰富蛋白质。脊椎动物的胶原类型近20种基底膜Ⅳ型胶原软骨Ⅱ型胶原皮肤Ⅰ型胶原Ⅳ型胶原是基底膜的主要组成成分。基底膜中是Ⅳ型胶原50胶原蛋白collagen存在于所有组织和器人皮肤胶原蛋白Gly33％Pro13％4-羟脯氨酸9％5-羟赖氨酸0.6％具有特征性氨基酸组成具有特征性氨基酸序列每个成熟的胶原蛋白分子均有3条多肽链；各种类型的胶原蛋白中有大量同源性序列（三肽重复序列）。认识胶原蛋白51人皮肤胶原蛋白Gly33％具有特征性氨基Ⅰ型胶原：（Gly－Pro－

X）n和（Gly－

Y－Hypro）n，X/Y代表任意氨基酸Ⅳ型胶原：（Gly－X－

Pro）n和（Gly－

Hypro－Y

）n，X/Y代表任意氨基酸认识胶原蛋白52Ⅰ型胶原：（Gly－Pro－X）n和（Gly－Y－H胶原蛋白由三条以非共价键结合的多肽链组成胶原蛋白的结构53胶原蛋白由三条以非共价键结合的多肽链组成胶原蛋白的结构13①

3条多肽链组成②每条多肽链均为Ⅱ型聚脯氨酸螺旋（polyprolinetypeⅡhelix)③每个螺旋含3个氨基酸残基④呈Ⅱ型聚脯氨酸螺旋构象的三条多肽链互相缠绕形成三聚螺旋胶原蛋白54①3条多肽链组成胶原蛋白14胶原蛋白胶原蛋白三聚螺旋结构依靠链间氢键和每周第3位的甘氨酸维持稳定。55胶原蛋白胶原蛋白三聚螺旋结构依靠链间氢键和每周第3位的甘氨酸胶原蛋白结构示意图56胶原蛋白结构示意图16胶原蛋白在Ⅰ型胶原蛋白中，除C端和N端片段外，大多数序列都是三聚螺旋结构。在其他的胶原蛋白中，序列中有多个球状结构域。57胶原蛋白在Ⅰ型胶原蛋白中，除C端和N端片段外，大多数序列都是Ⅳ型胶原(typeⅣcollagen)3条多肽链组成Ⅳ型胶原羧基端的球状结构域：NC1结构域氨基端：7S结构域58Ⅳ型胶原(typeⅣcollagen)3条多肽链组成Ⅳ型胶原网状结构的形成通过NC1间“头-头”相互作用形成二聚体；二聚体通过7S区形成八聚体；八聚体进一步聚集形成Ⅳ型胶原网状结构。59Ⅳ型胶原网状结构的形成通过NC1间“头-头”相互作用形成二聚

通过NC1间“头-头”相互作用形成二聚体；二聚体通过7S区形成八聚体；八聚体进一步聚集形成Ⅳ型胶原网状结构。Ⅳ型胶原网状结构的形成60通过NC1间“头-头”相互作用形成二聚体；Ⅳ型胶原网6121Ⅳ型胶原网状结构62Ⅳ型胶原网状结构22层粘连蛋白laminin

基底膜的主要成分之一；层粘连蛋白与细胞表面受体（整合蛋白）结合，可以介导上皮细胞及内皮细胞粘着于基底膜。63层粘连蛋白laminin23层粘连蛋白结构三条肽链（α、β、γ）通过二硫键交联而成；空间结构类似于一个不对称的“十字架”，十字架结构包含3个短臂和1个长臂。3个短臂由不同肽链构成，长臂由α、β、γ三条肽链共同构成。64层粘连蛋白结构三条肽链（α、β、γ）通过二硫键交联而成；2α、β和γ链各形成十字结构的一条短臂；长臂由三条肽链共同构成。α链向外延伸形成C端球形G结构域层粘连蛋白结构65α、β和γ链各形成十字结构的一条短臂；层粘连蛋白结构25层粘连蛋白网状结构的形成层粘连蛋白分子通过短臂间相互作用自身连接形成网状结构。66层粘连蛋白网状结构的形成层粘连蛋白分子通过短臂间相互作用自身

层粘连蛋白网状结构的形成不同层粘连蛋白分子的短臂间互相作用形成了片层样网状结构67层粘连蛋白网状结构的形成27层粘连蛋白网状结构68层粘连蛋白网状结构28巢蛋白(nidogen)巢蛋白结构：3个球形结构域组成—G1、G2、G369巢蛋白(nidogen)巢蛋白结构：3个球形结构域组成—G巢蛋白结构示意图Ⅳ型胶原和基底膜蛋白聚糖结合位点在G2结构域内，层粘连蛋白结合位点在G3结构域内。70巢蛋白结构示意图Ⅳ型胶原和基底膜蛋白聚糖结合位点在G2结构域巢蛋白巢蛋白连接层粘连蛋白和Ⅳ型胶原网络71巢蛋白巢蛋白连接层粘连蛋白和Ⅳ型胶原网络31基底膜蛋白聚糖(perlecan)

硫酸肝素蛋白聚糖是基底膜主要的蛋白聚糖