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

Aby komórka mogła migrować przez ECM, połączenie komórki z ECM musi zostać szybko wykonane i przerwane.
Jest to ułatwione dzięki integrynom związanym z błoną, które szybko przechodzą między stanem aktywnym, który tworzy przyłączenia, a stanem nieaktywnym, który tego nie robi.
W konformacji nieaktywnej ogony dimeru integryny są zwarte ze sobą połączone, co uniemożliwia integrynie wiązania białek ECM lub włókien cytoszkieletu.
Integryny mogą być aktywowane z zewnątrz komórki w mechanizmie "outside-in" lub wewnętrznie w mechanizmie "inside-out".
W mechanizmie "outside-in" białka ECM, takie jak fibronektyna, wiążą się z zewnątrzkomórkową domeną integryny. Ogony odczepiają się, a integryna przełącza się ze stanu nieaktywnego do stanu aktywnego, odsłaniając miejsca wiązania cytozolowych białek adaptorowych.
I odwrotnie, w mechanizmie "od wewnątrz na zewnątrz" białka adaptorowe, takie jak talina, wiążą cytozolowy łańcuch beta integryny, przerywając w ten sposób wiązanie alfa-beta i rozsuwając nogi integryny. Aktywna integryna może teraz wiązać białka ECM.

<ol>
	<li>Ginsberg, M. H., Partridge, A., & Shattil, S. J. (2005). Regulacja integryny. Aktualna opinia w biologii komórki, 17(5), 509-516.</li>
	<li>David G. Menter, Raymond N. DuBois, "Prostaglandyny w adhezji, migracji i inwazji komórek rakowych", International Journal of Cell Biology, vol. 2012, numer artykułu 723419, 21 stron, 2012. <a href="https://doi.org/10.1155/2012/723419">https://doi.org/10.1155/2012/723419</a></li>
	<li>Campbell, ID i Humphries, MJ (2011). Struktura, aktywacja i interakcje integryny. Perspektywy Cold Spring Harbor w biologii, 3(3), a004994.</li>
</ol>

aktywacja integryn

Activation of Integrins

Integryny wiążą ligandy i przekazują informacje z zewnątrz komórki do wnętrza lub odwrotnie poprzez „sygnalizację z zewnątrz” lub „sygnalizację z zewnątrz”. W „sygnalizacji z zewnątrz do wewnątrz” czynniki zewnętrzne w przestrzeni zewnątrzkomórkowej wiążą się z odsłoniętymi miejscami wiązania ligandów na integrynach. Powoduje to, że nieaktywne białko ulega zmianie konformacyjnej i staje się aktywne. Integryny są często skupione na błonie komórkowej. Powtarzające się i regularnie rozmieszczone zdarzenia wiązania ligandu zapewniają skuteczny bodziec. Gdy komórka napotyka różne sygnały zewnątrzkomórkowe, aktywowane integryny wpływają na właściwości komórkowe, takie jak polarność komórki, struktura cytoszkieletu, adhezja, migracja, inwazja, ekspresja genów, przeżycie komórek i proliferacja. „Sygnalizacja od wewnątrz na zewnątrz” zależy od aktywatorów wewnątrzkomórkowych, takich jak białka adaptorowe cytoszkieletu, takie jak talin lub kindlin. Taliny zawierają miejsca wiązania dla domen cytozolowych integryny β, wysoce konserwatywne miejsce wiązania aktyny na C-końcu i miejsce wiązania winkuliny. Kindlin zawiera miejsca wiązania cytozolowego ogona β integryny w swoich domenach F3, domenach wiążących błonę i C-końcu, który oddziałuje z integrynami, białkami adaptorowymi aktyny lub kinazą połączoną z integryną (ILK). Kindlin oddziałuje z domeną cytoplazmatyczną integryny β i stabilizuje stan aktywacji kompleksu integryny. „Sygnalizacja na lewą stronę” może wzmocnić adhezję za pośrednictwem integryny z ligandami zewnątrzkomórkowymi, które przenoszą siłę niezbędną do migracji komórek, inwazji, składania ECM i przebudowy. Adaptowane z Rozdział 9.1 Cząsteczki sygnalizacyjne i receptory komórkowe, Openstax Biology for AP

Aktywacja integryn

Integryny wiążą ligandy i przekazują informacje z zewnątrz komórki do wnętrza lub odwrotnie poprzez "sygnalizację zewnętrzną" lub ...

Education

JoVE Core

Cell Biology

Biologia komórki

Unit 1

Jednostka 1

Cell-Matrix Interactions

Interakcje komórka–macierz

KEY TERMS AND CONCEPTS

Kluczowe terminy i pojęcia

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

how-integrins-link-cells-to-their-environment

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.

How Integrins Link Cells to Their Environment | JoVE K12

cell biology

JoVE Core Cell Biology illustrates complex cellular processes in easy-to-understand yet comprehensive animated video lessons. This collection focuses on the essential components and functions of cells, including organelles and membranes, cellular transport, and cell energetics. It is complemented by scientist-in-action videos that demonstrate the application of cell biology in real-world research experiments.

How Integrins Link Cells to Their Environment

Description

Transcript

Tags