Лекция 2 Избирательные взаимодействия клеток и клеток с внеклеточным матриксом, сигнальные пути

Демонстрация J. Holtfreter (1955) избирательного сродства между клетками ранних стадий различного происхождения у позвоночного. Реагрегация клеток нейрулы амфибии. Клетки презумптивного эпидермиса непигментированного зародыша и клетки нейральной пластинки пигментированного животного смешивали вместе. В результате образовалось две обособленных популяции сходно окрашенных клеток, с разными свойствами

Реассортировка клеток и воссоздание их пространственного взаиморасположения при смешивании (Townes, Holtfreter, 1955) Частичное воссоздание структур зародыша

Иерархичность сортировки клеток в соответствии с величиной их адгезии. Клетки с большей адгезивностью занимают центральное положение, а клетки с меньшей адгезивностью располагаются по периферии (Foty et al., 1996)

Типы молекул клеточной адгезии

Схематическое представление процесса адгезии клеток, осуществляемого с помощью кадгеринов

Локализация двух кадгеринов в клетках разных типов в ходе нейруляции зародыша мыши

Важная роль EP-кадгерина в поддержании бластомеров Xenopus в сцепленном состоянии показана при экспериментальном блоке трансляции материнской иРНК кадгерина. При удалении анимальной шапочки (слева) внутренние клетки бластулы легко диссоциируют. Контроль-справа

Клеточный сортинг в яйцевой камере Drosophila. Экспериментальное увеличение концентрации E-кадгерина в антериорной части яйцевой камеры ведет к изменению в ней расположений ооцита и питающих клеток (трофоцитов) и, как следствие, к неправильному формированию осей у зародыша.

Селектины - белки позвоночных животных, имеющие один трансмембранный домен, наружным своим гликозированным N- концом взаимодействуют с сахаридами (сиалированными гликанами). Для своей активации нуждаются в ионах кальция. The selectin family mediates function/migration of circulatory cells: L-leukocytes; E-endothelial cells; P- platelets and endothelial cells. The family possess large, highly glycosylated, extracellular domains, a single spanning transmembrane domain, and a small cytoplasmic tail. They have a single C-type lectin domain (L) at their extracellular amino termini (N). They exhibit homology to complement regulatory proteins, while their N-terminal is homologous to calcium-dependent lectins. Selectins have epidermal growth factor (EGF)- like domain (E) and several complement regulatory domains (C).

Молекулы клеточной адгезии, родственные иммуноглобулинам (суперсемейства иммуноглобулинов). Не стимулируются ионами Ca

Щелевые контакты (15-40 нм) между эпителиальными клетками и их белки (gap-белки). Коннексины и коннексоны

Роль интегринов в опосредованном взаимодействии актиновых микрофиламентов с внеклеточным матриксом.

Взаимодействие клеток с внеклеточным матриксом через мембраносвязанные гликозилтрансферазы. Гликозилтрансфераза образует прочную связь с внеклеточным матриксом за счёт взаимодействия с одним из двух своих субстратов- нерастворимым акцептором. При добавлении второго субстрата- NDP-сахара - осуществляется ферментативная реакция сахар переносится на акцептор и связь феремента с внеклеточным матриксом обрывается. Участие галактозилтрасферазы в миграции клеток мезодермы зародыша цыпленка. На срезе зародыша (стадия 10-и сомитов) видно, что радиоактивный низкомолекулярный субстрат фермента: УДФ-галактоза (NDP-sugar) располагается вдоль поверхности мигрирующих клеток мезодермы

Локализация фибронектина в ходе гаструляции зародыша Xenopus. Фибронектин ориентирует миграцию клеток

Значение базальной мембраны для дифференцировки клеток. Вверху - клетки Сертоли зародыша крысы, растущие на пластике (А). Внизу - те же клетки, растущие на базальной мембране (B).

Субъединичная структура и сборка сложного протеогликана

Типы дисахаридов, входящих в состав различных гликозоаминогликанов

Селектины: в миграции и провоспалительном ответе лейкоцитов

Передача сигналов от клетки к клетке

Способы передачи сигналов от клетки к клетке Через воздействие паракринных факторов, взаимодействие клеток с внеклеточным матриксом, через межклеточные контакты

Сигнальный путь через рецепторы, действующие через активацию G-белка G-БЕЛОК –СВЯЗАННЫЕ (адреноэргические) РЕЦЕПТОРЫ

G-белки (тримеры) диссоциируют на две составляющих части, когда активируются в сигнальных цепочках Signal molecule binds GPCR Activated GPCR induces exchange of GDP for GTP on G subunit G dissociates from G Activated subunits diffuse within the plane of the membrane to activate downstream signaling molecules

Внутриклеточный цАМФ может активировать транскрипцию генов

Сигнальный путь через тирозинкиназные рецепторы (ростовые факторы FGF, EGF, PDGF, NGF, инсулин-подобные ростовые факторы и т.д.)

Т рансдукция сигнала от паракринного фактора внутрь клетки через тирозинкиназный рецептор

Трансдукция сигнала через тирозинкиназные рецепторы (каскад участников сигналинга: паракринный фактор, рецептор, адапторные молекулы, MAP-киназы, транскрипционные факторы)

Ras – механизм действия

Передача сигналов внутрь клеток через различные варианты протеинкиназных каскадов. Факторы, вызывающие стресс и провоспалительные цитокины активируют в клетках транскрипционные факторы суперсемейства Ap1/ATF через перекрещивающиеся цепочки MAP-киназных каскадов, в которых JNK и p38- концевые MAP-киназы, фосфорилирующие факторы транскрипции Ap1/ATFR- рецепторы, жирным черным шрифтом- адапторные белки и MAP-киназы, TCF, SRF, c-Jun, ATF2, CHOP, MEF2C – транскрипционные факторы.. Отмечается определённое перекрываниие в специфичности активации транскрипционных факторов протеинкиназами JNK и p38Источник: (с модификациями).

Пересечение сигнальных путей, на примере сигналинга от тирозинкиназных и G-белок -связанных рецепторов. Их общая роль в стимуляции выхода ионов Ca из внутриклеточных депо

Сигналинг от паракринных факторов суперсемейства TGF-бета. Транскрипционные факторы Smad-семейства

Использование компонентов известных сигнальных каскадов от рецепторов для инициации сигналов внеклеточным матриксом и молекулами клеточной адгезии

Сигнальный путь Wnt

Схема передачи сигнала от Wnt

Сигнальный путь Hedgehog

Путь Hedgehog-сигналинга

Взаимообразные обмены сигналами Wnt (wingless)- и Hh (hedgehog) - путей сигналинга у Drosophila

Сигнальный путь Delta/Notch

Трансдукция сигнала при взаимодействии мембраносвязанных лигандов и рецепторов (Delta/Notch -боковой сигналинг)

Роль бокового сигналинга Delta/Notch в формировании нейробластов нервной системы дрозофилы

Последовательная спецификация линии нейробластов (в виде кластеров клеток) у Drosophila вдоль дорсо-вентральной и передне-задней осей (продолжение). Delta/Notch-сигналинг определяет дифференцировку пронейральных клеток на нейрональные и и не нейральные (глиальные и эктодермальные).