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

Кластеры интегринов на клеточной мембране могут временно соединять лиганды внеклеточного матрикса с цитоскелетом для формирования фокальных адгезионных комплексов.
Очаговые спайки могут увеличиваться и уменьшаться, позволяя клетке ползать во время миграции.
В то время как адгезия возникает на клеточной мембране, сигналы передаются протеинкиназами и G-белками каскадом по всей клетке.
Например, тромбин, внеклеточная сигнальная молекула в тромбоцитах, активирует рецептор, связанный с G-белком, cAR1/cAR3, который, в свою очередь, активирует Rap1 GTPase.
Активный Rap1 взаимодействует с Rap1-GTP-взаимодействующей молекулой адаптера или RIAM, которая рекрутирует неактивный талин в клеточную мембрану.
N-концевая головка и С-концевые хвостовые домены неактивного талина сворачиваются вместе. Связывание фосфоинозитида в клеточной мембране нарушает взаимодействие головы и хвоста, способствуя раскрытию талина.
Вместе с киндлином талин активирует интегрин и связывает другие адапторные белки, такие как винкулин, которые связывают интегрин с актиновыми филаментами.

<ol>
	<li>Стоуффер, Г. А., и С. С. Смит. "Влияние тромбина на взаимодействие между β3-интегринами и внеклеточным матриксом в тромбоцитах и сосудистых клетках." Артериосклероз, тромбоз и сосудистая биология 23, No11 (2003): 1971-1978.</li>
	<li>Кордес, Н., Зайдлер, Д., Дурзок, Р., Гейниц, Х., и Брейкбуш, К. (2006). β1-интегрин-опосредованная передача сигналов существенно способствует выживанию клеток после радиационно-индуцированного генотоксического повреждения. Онкоген, 25(9), 1378-1390.</li>
	<li>Чирит, М., Крайчович, М., Чой, К. К., Вельф, Э. С., Хорвиц, А. Ф., и Хо, Д. М. (2010). Стохастическая модель интегрин-опосредованной сигнализации и динамики адгезии на передних краях мигрирующих клеток. Вычислительная биология PLoS, 6(2), e1000688.</li>
</ol>

Внутриклеточная передача сигналов влияет на фокальные адгезии

Intracellular Signaling Affects Focal Adhesions

Интегрины действуют как внеклеточные приемники входных сигналов, так и как активаторы внутриклеточной обработки. Как следует из названия, интегрины полностью интегрированы в структуру мембраны. Их гидрофобные трансмембранные области взаимодействуют с гидрофобной областью фосфолипидного бислоя. Эти мембранные рецепторы обеспечивают внеклеточные места прикрепления эффекторов, таких как гормоны и факторы роста. Они активируют каскады внутриклеточного ответа, когда их эффекторы связаны и активны. Некоторые пути стимуляции, опосредованные интегрином, индуцируют пролиферацию клеток и способствуют их выживанию. Спайки возникают на клеточной мембране, но сигналы каскадно передаются по всей клетке с помощью G-протеинов и протеинкиназ. Например, соединение тромбина с рецепторами, связанными с G-белком, запускает внутриклеточную передачу сигналов для активации интегринов в тромбоцитах. Активированные интегрины связываются с последовательностями RGD-пептидов на белках крови, таких как фибриноген. Когда фибриногены начинают образовывать мостики, фокальные спайки группируются вместе, и тромбоциты агрегируют. Интегрины также могут напрямую связывать сигнальные белки и передавать сигналы в клетку. В пути киназы Ras/MAP киназа фокальной адгезии (FAK), цитоплазматическая протеинкиназа, является наиболее изученным способом передачи сигналов интегрина. Исследования показывают, что фокальные спайки содержат множество сайтов фосфорилирования тирозина и, следовательно, содержат фосфорилированные по тирозину белки, такие как FAK. Интегрины группируются на соединениях клетка-матрикс, а β-субъединица рекрутирует FAK через адаптерные белки, такие как паксиллин или талин, связанные с α-субъединицей. Белки FAK группируются в этом месте и фосфорилируют определенный участок тирозина друг на друге. Это создает сайт стыковки фосфо-тирозина для белков Src, принадлежащих к семейству цитоплазматических тирозинкиназ. FAK дополнительно фосфорилирует другие сайты тирозина, тем самым создавая сайты стыковки для различных белков, участвующих во внутриклеточной передаче сигналов.

Интегрины действуют как внеклеточные входные приемники, так и как активаторы внутриклеточных процессов. Как следует из названия, интегрины полностью интегрированы ...

intracellular-signaling-affects-focal-adhesions

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

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

integrins-trigger-focal-adhesion-signaling

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 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.

Integrins Trigger Focal Adhesion Signaling

Description

Transcript

Tags