第七章 细胞粘附蛋白

第七章细胞粘附分子

第一节细胞外基质粘附分子第二节细胞表面粘附分子

多细胞生物组织细胞间填充着由多种蛋白质和多糖等组成的胞外基质（extracellularmatrix,ECM），连接细胞并交织成网络结构，交织其间的细胞可沿着网络移动。细胞粘附分子：

胞外基质分子：胶原、纤连蛋白（fibronectin,Fn）、层连蛋白(laminin,Ln)、玻连蛋（vitronectin,Vn）、骨桥蛋白(osteopontin,Op）等；细胞表面粘附分子：整联蛋白(integrin)、钙粘蛋白（cadherin）层连蛋白受体（lamininreceptor,Ln-R）、细胞间粘附分子（intercellularadhesionmolecule,ICAM）、血管细胞粘附分子（vascularcelladhesionmolecule,VCAM）、选凝素（selectin）、CD44(clusterofdifferentiation)等；一般认为，“细胞外基质-整合素-细胞骨架系统”是细胞感受重力的主要亚细胞结构。表皮和真皮中细胞间的相互作用分子一些组织（如皮肤）的胞外基质只是一层薄膜，称基膜（Basementmembrane）。如肾小球基膜,如同一张多孔滤膜，只允许血液中水分子及小分子化合物进入肾小管。BasementmembraneinkidneyglomerolushumanskinECM与细胞间的粘附作用糖氨聚糖几种细胞粘附分子及其互作方式第一节胞外基质粘附分子

一、纤连蛋白二、层连蛋白一、纤连蛋白（fibronectin,Fn）

1.Fn的一般特征

2.Fn的结构和基因

3.Fn的聚糖结构

4.Fn的功能

纤连蛋白（Fn）是一种多功能糖蛋白，存在于基质、基膜及各种体液中,主要由成纤维细胞分泌。多个结构域：肝素、胶原、纤维蛋白、蛋白聚糖、肌动蛋白、DNA乃至细胞等专一性结合结构域。

Fn功能:细胞形态、组织器官整体性，细胞粘附、移动、增殖、分化、吞噬等功能相关。1.纤连蛋白（Fn）的特征

据分布的不同分成两种类型形式：

①血浆Fn：存在于血浆，呈二聚体，可溶。②

细胞Fn：分泌并定位于细胞表面或进入胞外基质，呈多聚体，仅在pH<3或>10.5时才溶解。亚单位相对分子量22万－25万

，含糖量为5－12%，已鉴定了20种纤连蛋白多肽。

2.Fn的分子结构和基因Ⅰ型：两个链内二硫鍵,含41-52个aa，两个相连的指圈，分子内重复出现12次，同源性为18-60%.Ⅱ型：两个链内二硫键，含60个aa的指圈结构，分子中有2次重复，前后毗邻，同源性约50%Ⅲ型:由90AA组成,不含组氨酸、二硫键，多次重复，同源性仅为30%;与多种整联蛋白和肝素结合.①分子结构:有3种内在同源序列（internalsequencehomology）

纤连蛋白分子的结构域RGD:存在于多种胞外基质分子中，已知67种蛋白质中有RGD序列，12种整联素依赖RGD。eg.将RGD固定于钛合金种植体表面，促进成骨细胞对钛合金的粘附，提高种植义齿的成功率。Eg.RGD环肽与药物结合，靶向治疗癌症。②Fn基因

Fn是单一基因产物，产生多种mRNA剪接体（人多达10种）。

通常血浆型Fn分子中两个单体相差95个氨基酸，原因：同一外显子的5’端存在两个剪接位点。

细胞结合结构域和肝素结合结构域之间含有270个核苷酸的完整外显子，称作额外结构域（extradomain），编码完整的Ⅲ型同源结构（EⅢ），为细胞型Fn所特有。

Fn基因高度保守，其中C端27个氨基酸是绝对保守（人和牛40个AA相同）。纤连蛋白基因的细胞特异性剪接成纤维细胞：表达Fn的两个额外结构域（EⅢB、EⅢA），故可与

整联蛋白受体结合，使Fn粘附于细胞表面。肝细胞：不表达Fn的额外结构域，故Fn不能粘附在细胞表面而进入血液循环（血浆型Fn）。额外结构域③Fn与细胞结合Fn借助分子中细胞结合结构域与多种细胞结合，分子中GRGDS（Gly,Arg,Gly,Asp,Ser）序列使分子与细胞的结合效率提高。目前发现RGD序列可广泛用于提高医学材料生物相容性、抗血凝、治肿瘤、舒血管、材料表面内皮化等方面，是一种极具发展潜力的肽类药物。

3.Fn的聚糖结构

Fn可有8-10条N-聚糖，也可不带聚糖。

Fn含一条O-GalNAc聚糖。

不同形式Fn的功能部分与糖链结构差异有关。

Fn的糖基化与其溶解度和抵抗蛋白酶的作用有关。4.Fn的功能

Fn对肝素、胶原、纤维蛋白、蛋白聚糖、肌动蛋白、DNA乃至细胞等都具有很高的亲和力，从而引发一系列体液内或细胞内的变化。

Fn对细胞的作用.通过细胞膜表面的受体-整连蛋白完成的。使Fn－受体－细胞骨架蛋白连成一体.①Fn与细胞的粘附和移动

胞内：与Fn结合的细胞含有丰富的肌动蛋白。Fn受体的胞内结构域与粘着斑蛋白（vinculin）和踝蛋白（talin）结合，从而形成网络，维持细胞的形态。胞外：Fn与其他ECM成分交织成一个疏松的网状结构，使细胞能沿着网状纤维而移动（如神经元）。Fyn②Fn与细胞分化

骨髓是造血细胞增殖、分化的场所，含大量Fn，尤其在造血集落区，提示Fn可能帮助造血细胞粘附到基质上，影响细胞的成熟。实验：红系母细胞及分化不完全的网织红细胞能特异地粘附于铺有Fn的平皿上，随着红细胞分化成熟,Fn亲和力逐渐失去，这是因为细胞成熟过程中Fn受体的丢失或修饰。

红细胞分化：红系定向祖细胞-原红母细胞-幼红细胞-网织红细胞-成熟红细胞。

③Fn与血凝及损伤修复

血凝反应：纤维蛋白网状结构与血液中纤连蛋白结合，形成更坚固的血凝块。

组织损伤时，成纤维细胞及免疫系统细胞（包括巨噬细胞）移动至损伤部位。此过程需要Fn分子参与。④

Fn聚糖的作用保护Fn免遭蛋白酶水解.与胚胎期某些细胞的移动和细胞到达靶部位有关.二、层连蛋白（laminin,Ln）

基膜含有Ⅳ型胶原、硫酸肝素蛋白聚糖、巢蛋白（entactin）和层连蛋白。Ln也称Ⅳ型胶原基质。①分子结构及功能域

Ln是多结构域糖蛋白，Mr900kD;3条多肽链（A、B1和B2）通过二硫键连接，呈十字型。A链:C端为一庞大的球形结构，为硫酸肝素结合位点；B1链:N端两小球构成Ⅳ型胶原结合区;B2链:N端小球结合胶原或硫酸酯；三股链形成的中间区域可与许多细胞表面的整连蛋白结合。1.层连蛋白（Ln）的结构②层连蛋白的糖链

Ln含糖达12-15%，绝大部分的聚糖是复合型N-聚糖，结构形式多样。

糖链特征：末端半乳糖，也有唾液酸和多聚乙酰氨基乳糖结构。

具有组织和种族特异性2.层连蛋白的功能

Ln介导上皮细胞及内皮细胞与基膜粘连，从而影响细胞的生长、分化和运动；

Ln与某些疾病，如糖尿病、肾病、类风湿性关节炎、感染等有关；对肿瘤细胞的浸润、转移可能有重要作用；

Ln的聚糖参与细胞的粘附和铺展，与凝集素样受体结合，如鸡神经干细胞的移动。原生殖细胞(绿色)沿着肠系膜背侧移动然后发育成性腺。红色为Ln，与细胞的移动有关。神经脊细胞红细胞淋巴细胞原始胚细胞第二节细胞表面粘附分子

一、整连蛋白（纤连蛋白,玻连蛋白,层黏连蛋白等受体）

二、层连蛋白受体

三、钙粘蛋白

四、免疫球蛋白家族

五、CD44

六、血管地址素

七、选凝素

与细胞粘附有关的细胞膜受体种类颇多，其中包括整连蛋白(integrin)家族、层连蛋白受体、钙粘蛋白(cadherin)、选凝素家族、免疫球蛋白家族（如神经细胞黏附分子，NCAM）、选凝素（selectin）、D44(分化簇)和血管地址素等.

一、整连蛋白（Integrin）结构和组织细胞分布2.整连蛋白与细胞骨架蛋白3.整联蛋白介导信号转导

①整连蛋白的分子结构

整连蛋白为α和β亚基形成的异源二聚体。α亚基：已发现17种亚型，Mr在120kD-185kD之间;

β亚基：已发现9种亚型,Mr在90kD-110kD之间。

可组成25种整连蛋白分子。

α和β亚基都是Ⅰ型跨膜糖蛋白。绝大多数情况下，C端胞内肽段很短，小于50个氨基酸（除β4亚基>1000个氨基酸外）。

α和β亚基的N端胞外肽段以非共价形成二聚体。两亚基均含丰富的二硫键，具有紧密的折叠结构，利于抵抗蛋白酶水解。1、结构和组织细胞分布

α亚基近N端有7AA重复同源序列（KXGFFKR）肽段，组成七叶β螺旋桨结构，与连蛋白活性的调节有关。外侧3-4同源序列含Asp-X-Asp-X-Asp-Gly-X-X-Asp，为结合二价阳离子所必需,二价阳离子影响配体的亲和力和专一性。整连蛋白配体3类：ECM成分：纤连蛋白,玻连蛋白,层黏连蛋白等)；免疫球蛋白类黏附分子：如ICAM(胞间黏附分子)、VCAM(血管细胞黏附分子)血清游离蛋白分子：如血清纤维蛋白原。整连蛋白的结构亚基还原，可产生两个肽段②组织细胞表达分布

大部分组织可表达：α1β1、α2β1、α3β1和α6β1整连蛋白，与胶原和层连蛋白(Ln)结合；

α5β1整连蛋白与Fn结合，除大血管内皮细胞外，大部分组织表达量很少；

α5亚基在表皮细胞高度表达，主要与β5和β6组合成二聚体；

白细胞主要含β2亚基，也有α4β1、α4β7、α5β1和α6β1；

血小板的整连蛋白仅为α2bβ3．2.整连蛋白与细胞骨架蛋白含β1亚基的整连蛋白：介导细胞与细胞外基质成分之间的粘附。含β2亚基的整连蛋白：存在于各种白细胞表面，介导细胞间的相互作用。β3亚基的整连蛋白：存在于血小板表面，介导血小板的聚集，并参与血栓形成。β4可与肌动蛋白及其相关蛋白质结合。α6β4整连蛋白以层连蛋白为配体,参与半桥粒（hemidesmosome)

一种细胞衔接点，即整连蛋白的胞外结构域与细胞外基质相连，将上皮细胞基质与下层基膜连接。α6