Name: integrins trigger focal adhesion signaling
Uploaded: 2023-04-30T11:54:28.000Z
Duration: 1 min 17 s
Channel: JoVE

細胞膜上のインテグリンのクラスターは、細胞外マトリックスリガンドを一時的に細胞骨格に架橋し、焦点接着複合体を形成することができます。
焦点接着は拡大および縮小する可能性があり、移動中に細胞が這うことができます。
接着は細胞膜から発生しますが、シグナルはプロテインキナーゼとGタンパク質によって細胞全体にカスケードで伝達されます。
例えば、血小板中の細胞外シグナル伝達分子であるトロンビンは、Gタンパク質共役受容体であるcAR1/cAR3を活性化し、cAR1/cAR3はRap1 GTPaseを活性化します。
活性型Rap1は、不活性なタリンを細胞膜にリクルートするRap1-GTP相互作用アダプター分子またはRIAMと相互作用します。
不活性タリンのN末端ヘッドドメインとC末端テールドメインは一緒に折り畳まれています。細胞膜にホスホイノシチドを結合させると、ヘッドとテールの相互作用が乱れ、タリンの展開が促進されます。
タリンはキンドリンとともにインテグリンを活性化し、インテグリンをアクチンフィラメントに結合するビンクリンなどの他のアダプタータンパク質に結合します。

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	<li>「血小板および血管細胞におけるβ3-インテグリンと細胞外マトリックスとの間の相互作用に対するトロンビンの影響」 動脈硬化症、血栓症、および血管生物学 23, no. 11 (2003): 1971-1978.</li>
	<li>Cordes, N., Seidler, J., Durzok, R., Geinitz, H., & Brakebusch, C. (2006). β1-インテグリン媒介シグナル伝達は、放射線誘発性遺伝毒性損傷後の細胞生存に本質的に寄与する.がん遺伝子, 25(9), 1378-1390.</li>
	<li>Cirit, M., Krajcovic, M., Choi, C. K., Welf, E. S., Horwitz, A. F., & Haugh, J. M. (2010).移動する細胞の前縁におけるインテグリン媒介シグナル伝達および接着ダイナミクスの確率モデル。PLoS計算生物学, 6(2), e1000688.</li>
</ol>

局所接着に影響を与える細胞内シグナル伝達

Intracellular Signaling Affects Focal Adhesions

インテグリンは、細胞外入力受容体と細胞内処理活性化因子の両方として機能します。 その名前が示すように、インテグリンは膜構造に完全に組み込まれています。 それらの疎水性膜貫通領域は、リン脂質二重層の疎水性領域と相互作用します。 これらの膜受容体は、ホルモンや成長因子などのエフェクターに細胞外結合部位を提供します。 それらのエフェクターが結合して活性化すると、細胞内応答カスケードが活性化されます。

一部のインテグリン媒介刺激経路は、細胞増殖を誘導し、細胞生存を促進します。 接着は細胞膜で始まりますが、シグナルは G タンパク質とプロテインキナーゼによってカスケード的に細胞全体に伝達されます。 たとえば、トロンビンが G タンパク質共役受容体に結合すると、細胞内シグナル伝達が引き起こされ、血小板のインテグリンが活性化されます。 活性化されたインテグリンは、フィブリノーゲンなどの血液タンパク質上の RGD ペプチド配列に結合します。 フィブリノーゲンが架橋を形成し始めると、接着斑が集まり、血小板が凝集します。

インテグリンはシグナル伝達タンパク質に直接結合し、細胞内にシグナルを中継することもできます。 Ras/MAP キナーゼ経路では、細胞質プロテインキナーゼである接着斑キナーゼ (FAK) が、最もよく研究されているインテグリンシグナル伝達様式です。 研究によると、接着斑には多くのチロシンリン酸化部位が含まれており、したがってFAKなどのチロシンリン酸化タンパク質が含まれていることが示唆されています。 インテグリンは細胞マトリックス接合部に集まり、βサブユニットはαサブユニットに結合したパキシリンやタリンなどのアダプタータンパク質を介してFAKを動員します。 FAK タンパク質はその部位でクラスター化し、特定のチロシン部位を相互にリン酸化します。 これにより、細胞質チロシンキナーゼに属する Src タンパク質のホスホチロシン接合部位が作成されます。 FAK はさらに他のチロシン部位をリン酸化し、細胞内シグナル伝達に関与するさまざまなタンパク質の接合部位を確立します。

インテグリンは、細胞外入力レシーバーとしても、細胞内プロセッシングアクチベーターとしても機能します。その名前が示すように、インテグリンは完全に統合されています...

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主要用語と概念

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 protein kinases carry it through the cell in a cascade. In platelets, thrombin binds to G-protein-coupled receptors and activates integrins. The activated integrins then bind RGD peptide sequences on blood proteins such as fibrinogen. As fibrinogen bridges form, focal adhesions cluster and the platelets aggregate.

Integrins can also pass signals directly into the cell by binding signaling proteins. In the Ras/MAP kinase pathway, focal adhesion kinase, or FAK, is the best-studied example of integrin signaling. Focal adhesions contain many tyrosine phosphorylation sites, so they include tyrosine-phosphorylated proteins such as FAK. Integrins cluster at cell-matrix junctions, and the beta subunit recruits FAK through adaptor proteins such as paxillin or talin bound to the alpha subunit.

FAK proteins cluster at the site and phosphorylate a specific tyrosine on each other. This creates a phospho-tyrosine docking site for Src proteins, which are cytoplasmic tyrosine kinases. FAK also phosphorylates other tyrosine sites. These new docking sites recruit more proteins that help carry out intracellular signaling.

Integrins Trigger Focal Adhesion Signaling

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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

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

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 activate focal adhesion signaling, connect to fibrinogen in platelets, and recruit FAK, Src, and other proteins inside the cell.

Integrins Trigger Focal Adhesion 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。

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