Name: how integrins link cells to their environment
Uploaded: 2023-04-30T11:54:20.000Z
Duration: 1 min 15 s
Channel: JoVE

Para que una célula migre a través del ECM, la conexión de la célula al ECM debe hacerse y romperse rápidamente.
Esto se ve facilitado por las integrinas unidas a la membrana que pasan rápidamente de un estado activo, que forma uniones, y un estado inactivo que no lo hace.
En la conformación inactiva, las colas del dímero de integrina están unidas de forma compacta, evitando que la integrina se una a las proteínas de la MEC o a los filamentos del citoesqueleto.
Las integrinas pueden activarse desde el exterior de la célula en el mecanismo "de afuera hacia adentro" o internamente en el mecanismo de "adentro hacia afuera".
En el mecanismo "de afuera hacia adentro", las proteínas de la MEC como la fibronectina se unen al dominio extracelular de la integrina. Las colas se desenganchan y la integrina cambia de un estado inactivo a un estado activo, exponiendo los sitios de unión para las proteínas adaptadoras citosólicas.
Por el contrario, en el mecanismo "de adentro hacia afuera", las proteínas adaptadoras como la talina se unen a la cadena beta citosólica de la integrina, rompiendo así el enlace alfa-beta y forzando la separación de las patas de la integrina. La integrina activa ahora puede unirse a las proteínas de la MEC.

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	<li>Ginsberg, M. H., Partridge, A., & Shattil, S. J. (2005). Regulación de integrinas. Opinión actual en biología celular, 17(5), 509-516.</li>
	<li>David G. Menter, Raymond N. DuBois, "Prostaglandinas en la adhesión, migración e invasión de células cancerosas", International Journal of Cell Biology, vol. 2012, ID de artículo 723419, 21 páginas, 2012. <a href="https://doi.org/10.1155/2012/723419">https://doi.org/10.1155/2012/723419</a></li>
	<li>Campbell, I. D., & Humphries, M. J. (2011). Estructura, activación e interacciones de las integrinas. Perspectivas de Cold Spring Harbor en biología, 3(3), a004994.</li>
</ol>

activación de integrinas

Activation of Integrins

Las integrinas se unen a ligandos y transmiten información desde el exterior de la célula hacia el interior o viceversa a través de una "señalización de afuera hacia adentro" o "señalización de adentro hacia afuera".

En la "señalización de afuera hacia adentro", los factores externos en el espacio extracelular se unen a los sitios de unión de ligandos expuestos en las integrinas. Esto hace que la proteína inactiva sufra un cambio conformacional para volverse activa. Las integrinas suelen estar agrupadas en la membrana celular. Los eventos de unión de ligandos repetitivos y regularmente espaciados proporcionan un estímulo eficaz. A medida que la célula encuentra diversas señales extracelulares, las integrinas activadas afectan propiedades celulares como la polaridad celular, la estructura citoesquelética, la adhesión, la migración, la invasión, la expresión genética, la supervivencia celular y la proliferación.

La "señalización de adentro hacia afuera" depende de activadores intracelulares como proteínas adaptadoras citoesqueléticas como talin o kindlins. Las talinas contienen sitios de unión para los dominios citosólicos de la integrina β, un sitio de unión de actina C-terminal altamente conservado y un sitio de unión de vinculina. Kindlin incluye sitios de unión de cola citosólica de integrina β en sus dominios F3, dominios de unión a membrana y un extremo C que interactúa con integrinas, proteínas adaptadoras de actina o quinasa ligada a integrina (ILK). Kindlin interactúa con el dominio citoplásmico de la integrina β y estabiliza el estado activado del complejo de integrina. La “señalización de adentro hacia afuera” puede fortalecer la adhesión mediada por integrinas con ligandos extracelulares, que transfieren la fuerza necesaria para la migración, invasión, ensamblaje de la ECM y remodelación celular.

Activación de integrinas

Las integrinas se unen a los ligandos y transmiten información desde el exterior de la célula hacia el interior o viceversa a través de una "señalización de exterior hacia dentro" o ...

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Interacciones célula-matriz

KEY TERMS AND CONCEPTS

TÉRMINOS Y CONCEPTOS CLAVE

how integrins link cells to their environment

Integrins help cells connect with their environment and send signals across the cell membrane. They can carry information from outside the cell to the inside, or from inside the cell to the outside. These two paths are called outside-in signaling and inside-out signaling.

In outside-in signaling, molecules in the extracellular space bind to exposed ligand-binding sites on integrins. A ligand is a molecule that binds to a protein. This binding makes the inactive integrin change shape and become active. Integrins are often grouped in clusters on the cell membrane, and repeated ligand binding can create a strong signal.

Once integrins are activated, they can affect many cell features. These include cell polarity, cytoskeletal structure, adhesion, migration, invasion, gene expression, cell survival, and proliferation. This is why integrin signaling matters for how cells respond to their surroundings.

Inside-out signaling depends on internal activators such as the cytoskeletal adaptor proteins talin and kindlin. Talin has binding sites for the beta integrin cytosolic domains, a conserved C-terminal actin-binding site, and a vinculin-binding site. Kindlin has beta integrin cytosolic tail binding sites in its F3 domains, membrane-binding domains, and a C-terminus that can interact with integrins, actin adaptor proteins, or integrin-linked kinase (ILK).

Kindlin also binds the beta integrin cytoplasmic domain and helps keep the integrin complex in its activated state. Inside-out signaling can strengthen integrin-mediated adhesion to extracellular ligands. That stronger attachment helps provide the force needed for cell migration, invasion, ECM assembly, and remodeling.

How Integrins Link Cells to Their Environment

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overview of cell-matrix interactions

ECM Proteins and Cell Signaling

The extracellular matrix, or ECM, is the material that helps hold cells together in a tissue. It also lets cells in that tissue communicate with one another. The ECM contains proteins such as fibronectin, collagen, and laminin. Collagen is the most abundant protein in this space. Collagen fibers are woven together with proteoglycans, which are protein molecules with carbohydrates attached. This mix gives the ECM its structure. It also supports cell migration and provides a scaffold for cell...

integrins

Integrins in Cell Adhesion

Integrins help animal and protozoan cells attach to the extracellular matrix, or ECM. These cells do not have cell walls, so the ECM helps maintain shape and provide structural stability. The ECM is a sticky network of carbohydrates and proteins found between adjacent cells. Some ECM proteins form a basement membrane, and other ECM parts adhere to it. Proteoglycans make up much of the ECM, while fibrous proteins such as collagen give it strength. Fibronectin connects proteoglycans and collagen...

activation of integrins

Integrins help cells connect with their environment and send signals across the cell membrane. They can carry information from outside the cell to the inside, or from inside the cell to the outside. These two paths are called outside-in signaling and inside-out signaling. In outside-in signaling, molecules in the extracellular space bind to exposed ligand-binding sites on integrins. A ligand is a molecule that binds to a protein. This binding makes the inactive integrin change shape and become...

intracellular signaling affects focal adhesions

intracellular-signaling-affects-focal-adhesions

Integrins Trigger Focal Adhesion Signaling

Integrins trigger focal adhesion signaling at the cell membrane. These membrane receptors sit in the phospholipid bilayer with hydrophobic regions that match the membrane interior. They provide attachment sites for outside signals such as hormones and growth factors. When these effectors bind and become active, integrins can start response pathways inside the cell. Some integrin-driven pathways support cell growth and help cells survive. The signal begins at the membrane, but G-proteins and...

anchoring junctions

Cell Adhesion in Anchoring Junctions

Anchoring junctions are multiprotein complexes that help cells connect to other cells and to the extracellular matrix. They sit on the lateral and basal surfaces of cells. These junctions create strong, flexible links that help maintain tissue stability and integrity. Focal adhesions often form when cells interact with the extracellular matrix, or ECM, substrata. These contacts can start signal transduction through kinase cascades and other pathways. Together, these junctions help cells stay...

cell-matrix's response to mechanical forces

cell-matrix-s-response-to-mechanical-forces

Focal Adhesions and Cell Mechanics

Focal adhesions help animal cells connect to the extracellular matrix and sense mechanical forces. The extracellular matrix, or ECM, sits outside cells and helps tissues withstand stress. It also sends signals from outside the cell to the inside. The ECM is large and its makeup changes from one tissue to another. In loose connective tissue, reticular fibers and ground substance form the ECM. In bone tissue, collagen and bone minerals make up the ECM. Anchoring junctions hold a cell to the...

key terms and concepts

Learn how integrins use outside-in and inside-out signaling to change shape, strengthen adhesion, and support cell migration and survival.

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