Name: focal adhesions and cell mechanics
Uploaded: 2023-04-30T11:54:43.000Z
Duration: 1 min 13 s
Channel: JoVE

Клеточно-матриксные соединения, такие как фокальные спайки, напрямую связаны с сетью сократительных белков, таких как актин и миозин.
Когда механические силы оттягивают соединения от жесткого внеклеточного матрикса, клетка образует дополнительные очаговые спайки, чтобы противостоять напряжению.
Более мягкая ВКМ создает меньшее сопротивление, что позволяет клетке реагировать в соответствии с жесткостью ВКМ в различных тканях.
Такое механосенсорное восприятие зависит от соединительных белков, таких как талин и фибронектин, которые изменяют свою конформацию при растяжении соединения.
По мере того, как актиновые филаменты притягиваются миозином, талин разворачивается, обнажая участки связывания винкулина. Винкулин набирает дополнительные актиновые нити для укрепления соединения.
На поверхности ВКМ напряжение, приложенное по всей длине фибронектина во время сборки фибрилльного матрикса, обнажает скрытые участки связывания коллагена.
Связывание коллагена укрепляет соединение, позволяя клеткам реагировать на механические силы окружающей среды.

<ol>
	<li>Лю З., Тан Дж.Л., Коэн Д.М., Янг М.Т., Снядецкий Н.Дж., Руис С.А., Нельсон С.М., Чен С.С. Механическая сила тяги регулирует размер межклеточных соединений. Труды Национальной академии наук. 1 июня 2010 г.; 107(22):9944-9.</li>
	<li>Дэвид Г. Ментер, Раймонд Н. Дюбуа, «Простагландины в адгезии, миграции и инвазии раковых клеток», Международный журнал клеточной биологии, том 2012, ID статьи 723419, 21 страница, 2012. <a href="https://doi.org/10.1155/2012/723419">https://doi.org/10.1155/2012/723419</a></li>
	<li>Ангуло-Урарте, А., ван дер Вал, Т., и Хувинерс, С. (2020). Межклеточные соединения в качестве датчиков и преобразователей механических сил. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Biomembranes, 1862(9), 183316.</li>
</ol>

Реакция клетки-матрицы на механические силы

Cell-matrix's Response to Mechanical Forces

В клетках животных внеклеточный матрикс позволяет клеткам внутри тканей противостоять внешним стрессам и передает сигналы снаружи клетки внутрь. Внеклеточный матрикс обширен, и его состав варьируется в разных типах тканей. Например, ретикулярные волокна и основное вещество составляют ВКМ рыхлой соединительной ткани, а коллаген и костные минералы составляют ВКМ костной ткани. Закрепляющие соединения механически прикрепляют клетку к внеклеточному матриксу или другим клеткам. Группа анкерных соединений образует макромолекулярные комплексы, называемые фокальными адгезиями или ФА. Они регулируют клеточную адгезию и механотрансдукцию, то есть преобразование механических сигналов в химические сигналы в клетке. ФА обычно встречаются на латеральных и базальных поверхностях клеток, обеспечивая прочные и гибкие связи. Впервые они были обнаружены с использованием противоопухолевой сыворотки в клетках почек крыс, трансформированных вирусом саркомы Рауса. Три белка, талин, винкулин и тензин, а также их изоформы связывают интегрины с цитоскелетом, тем самым укрепляя соединение. Зависимые от напряжения конформационные изменения активируют талин и винкулин, что указывает на их участие в механосенсорных сигналах из окружающей среды. Адаптировано из раздела 4.2 Эпителиальная ткань - Анатомия и физиология 2 e, Openstax

В клетках животных внеклеточный матрикс позволяет клеткам внутри тканей выдерживать внешние нагрузки и передает сигналы извне клетки к...

cell-matrix-s-response-to-mechanical-forces

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

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 extracellular matrix or to other cells. When many of these junctions cluster together, they form focal adhesions, or FAs. These structures support cell adhesion and mechanotransduction, which is the conversion of mechanical signals into chemical signals inside the cell.

Focal adhesions are often found on the lateral and basal surfaces of cells. This location gives cells strong but flexible connections. They were first recognized with an antitumor serum in Rous sarcoma virus-transformed rat kidney cells.

Several proteins connect integrins to the cytoskeleton and strengthen the junction. These proteins include talin, vinculin, and tensin, along with their isoforms. Tension can change the shape of talin and vinculin, which suggests that they help cells sense forces from their environment.

Focal Adhesions and Cell Mechanics

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

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

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 focal adhesions connect animal cells to the extracellular matrix, support adhesion, and convert mechanical signals into chemical signals.

Focal Adhesions and Cell Mechanics | 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.

Focal Adhesions and Cell Mechanics

Description

Transcript