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

Чтобы ячейка могла мигрировать через ECM, прикрепление ячейки к ECM должно быть быстро изготовлено и разорвано.
Этому способствуют связанные с мембраной интегрины, которые быстро переходят из активного состояния, в котором образуются прикрепления, и в неактивное состояние, в котором их нет.
В неактивной конформации хвосты димера интегрина компактно сцеплены друг с другом, предотвращая связывание интегрином белков ВКМ или цитоскелетных филаментов.
Интегрины могут быть активированы извне клетки в механизме «снаружи-внутрь» или изнутри в механизме «изнутри-наружу».
В механизме «снаружи внутрь» белки ВКМ, такие как фибронектин, связываются с внеклеточным доменом интегрина. Хвосты отцепляются, и интегрин переключается из неактивного состояния в активное, обнажая сайты связывания цитозольных адапторных белков.
И наоборот, в механизме «изнутри-наружу» адапторные белки, такие как талин, связываются с цитозольной бета-цепью интегрина, тем самым разрывая альфа-бета-связь и вытесняя интегрин в ноги. Теперь активный интегрин может связывать белки ECM.

<ol>
	<li>Гинзберг, М. Х., Партридж, А., и Шаттил, С. Д. (2005). Регулирование интегрина. Современное мнение в области клеточной биологии, 17(5), 509-516.</li>
	<li>Дэвид Г. Ментер, Раймонд Н. Дюбуа, «Простагландины в адгезии, миграции и инвазии раковых клеток», Международный журнал клеточной биологии, том 2012 г., ID статьи 723419, 21 страница, 2012 г. <a href="https://doi.org/10.1155/2012/723419">https://doi.org/10.1155/2012/723419</a></li>
	<li>Кэмпбелл, И. Д., и Хамфрис, М. Д. (2011). Структура, активация и взаимодействие интегринов. Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии, 3(3), a004994.</li>
</ol>

Активация интегринов

Activation of Integrins

Интегрины связывают лиганды и передают информацию извне клетки внутрь или наоборот, посредством «сигнализации снаружи внутрь» или «сигнализации изнутри наружу». При передаче сигналов «снаружи внутрь» внешние факторы во внеклеточном пространстве связываются с открытыми сайтами связывания лигандов на интегринах. Это приводит к тому, что неактивный белок претерпевает конформационные изменения и становится активным. Интегрины часто группируются на клеточной мембране. Повторяющиеся и регулярные события связывания лигандов обеспечивают эффективный стимул. Когда клетка сталкивается с различными внеклеточными сигналами, активированные интегрины влияют на клеточные свойства, такие как полярность клеток, структура цитоскелета, адгезия, миграция, инвазия, экспрессия генов, выживаемость клеток и пролиферация. «Сигнализация изнутри наружу» зависит от внутриклеточных активаторов, таких как цитоскелетные адаптерные белки, такие как талин или киндлины. Талины содержат сайты связывания цитозольных доменов β-интегрина, высококонсервативный С-концевой сайт связывания актина и сайт связывания винкулина. Киндлин включает сайты связывания цитозольного хвоста β-интегрина в их доменах F3, мембраносвязывающих доменах и C-конец, который взаимодействует с интегринами, белками-адаптерами актина или интегрин-связанной киназой (ILK). Киндлин взаимодействует с цитоплазматическим доменом β-интегрина и стабилизирует активированное состояние комплекса интегрина. Передача сигналов «изнутри наружу» может усиливать опосредованную интегрином адгезию с внеклеточными лигандами, которые передают необходимую силу для миграции клеток, инвазии, сборки ЕСМ и ремоделирования. Адаптировано изРаздела 9.1 Молекулы сигнализации и клеточные рецепторы, Openstax Biology for AP

Интегрины связывают лиганды и передают информацию извне клетки внутрь или наоборот через сигнализацию «снаружи-внутрь» или ...

Education

JoVE Core

Cell Biology

Клеточная биология

Unit 1

Раздел 1

Cell-Matrix Interactions

Взаимодействия клеток и матрикса

KEY TERMS AND CONCEPTS

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ

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