Name: ecm proteins and cell signaling
Uploaded: 2023-04-30T11:54:04.000Z
Duration: 1 min 24 s
Channel: JoVE

細胞は、細胞外マトリックスまたはECMと呼ばれる、原形質膜を囲む局所的に分泌される分子のネットワークと相互作用します。
これらの相互作用は、細胞-マトリックス結合と呼ばれる原形質膜上の明確なパッチに広く分布またはクラスター化されている細胞-マトリックス接着複合体と呼ばれる大きな多分子複合体によって媒介されます。
各接着複合体は、膜貫通型受容体と細胞質アダプタータンパク質で構成されており、細胞骨格フィラメントをECMのリガンドと結合します。
最も顕著な接着受容体であるインテグリンとそのアダプターであるタリンは、ECM分子の3つの主要なクラス、すなわち細胞をクッションするプロテオグリカン、機械的強度を提供するコラーゲン、接着受容体を他のマトリックス成分と架橋するフィブロネクチンなどの多接着性可溶性タンパク質のいずれかに結合することができます。
インテグリンは、細胞膜の外面を覆う基底層で、細胞骨格フィラメントを特殊な形のECMと架橋します。
得られた接着複合体は、ECM分子と相互作用し、機械的および化学的シグナルを伝達して、細胞の成長、遊走、および分化を調節します。

<ol>
	<li>Vickerman, V., & Kamm, R. D. (2012).フロー依存性血管新生スイッチのメカニズム:細胞-マトリックスおよび細胞-細胞接合部における早期シグナル伝達イベント。統合生物学, 4(8), 863-874.</li>
	<li>Ding, H., Zhou, P., Fu, W., Ding, L., Guo, W., & Su, B. (2021).電気化学発光による細胞-マトリックスおよび細胞-細胞接合の空間選択的イメージング。Angewandte Chemie国際版、60(21)、11769-11773。</li>
</ol>

細胞とマトリックスの相互作用の概要

Overview of Cell-Matrix Interactions

細胞外マトリックスまたは ECM は、細胞をまとめて組織を形成し、組織内の細胞間のコミュニケーションを可能にします。 ECM は、フィブロネクチン、コラーゲン、ラミニンなどのタンパク質で構成されています。この領域で最も豊富なタンパク質はコラーゲンです。 コラーゲン繊維は、プロテオグリカンと呼ばれる炭水化物を含むタンパク質分子と織り込まれています。 ECM は細胞の遊走を可能にし、細胞接着時に細胞外マトリックスタンパク質が膜貫通タンパク質受容体と相互作用するときに細胞を固定する構造的な足場を提供します。

ECM リガンドは受容体に結合し、その構造を変化させます。 次に、受容体は細胞膜の直下に位置するマイクロフィラメントの構造を変化させます。 これらの構造変化は細胞内で化学シグナルを誘導し、それが核に到達し、特定の DNA セクションの転写を「オン」または「オフ」にし、関連するタンパク質の生成に影響を与え、細胞活動を変化させます。

インテグリンは、接着斑やヘミデスモソームなどの細胞マトリックス結合を媒介する最も顕著な回膜貫通型受容体です。 サイトゾル側では、インテグリンはアクチンおよび中間フィラメントに結合し、一方、インテグリンは ECM 面のフィブロネクチンおよびコラーゲンに結合します。

から改作 section 5.1 Components and structure, 4.2 Epithelial tissue, and 3.4 Unique characteristics of eukaryotic cells, Openstax biology 2e

細胞外マトリックス(ECM)は、細胞をつなぎ合わせて組織を形成し、組織内の細胞が通信できるようにします。ECMは、次のようなタンパク質で構成されています...

Education

JoVE Core

Cell Biology

細胞生物学

Unit 1

ユニット1

Cell-Matrix Interactions

細胞-マトリックス相互作用

KEY TERMS AND CONCEPTS

主要用語と概念

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 adhesion. At these adhesion sites, ECM proteins connect with transmembrane protein receptors and help anchor the cell.

When an ECM ligand binds to a receptor, the receptor changes shape. This change also affects the microfilaments just under the plasma membrane. The shape changes trigger chemical signals inside the cell that travel to the nucleus. There, they can turn specific DNA sections on or off and change the proteins the cell makes.

These signals can alter cellular activities. Integrins are the main transmembrane receptors that mediate cell-matrix junctions such as focal adhesions and hemidesmosomes. On the inside of the cell, integrins bind to actin and intermediate filaments. On the ECM side, they bind to fibronectin and collagen.

ECM Proteins and Cell Signaling

overview of cell-matrix interactions

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

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...

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 the extracellular matrix supports tissues, anchors cells, and sends signals through integrins, collagen, fibronectin, and laminin.

ECM Proteins and Cell Signaling | JoVE K12

cell biology

JoVE Core 細胞生物学は、複雑な細胞プロセスを、わかりやすく包括的なアニメーション ビデオ レッスンで説明します。このコレクションは、細胞小器官や膜、細胞輸送、細胞のエネルギー学など、細胞の必須コンポーネントと機能に焦点を当てています。これは、実際の研究実験における細胞生物学の応用を実証する科学者による実際のビデオによって補足されています。

ECM Proteins and Cell Signaling

Description

Transcript