Внеклеточная матрица

Обзор

Для поддержания организации тканей многие клетки животных окружены структурными молекулами, которые составляют внеклеточную матрицу (ЭКМ). Вместе молекулы в ECM поддерживают структурную целостность тканей, а также замечательные специфические свойства некоторых тканей.

Состав внеклеточной матрицы

Внеклеточная матрица (ECM) обычно состоит из наземного вещества, гелеобразной жидкости, волокнистых компонентов и многих структурно и функционально разнообразных молекул. Эти молекулы включают полисахариды, называемые гликозаминогликанами (ГАГи). ГАГи занимают большую часть внеклеточного пространства и часто занимают большой объем по отношению к их массе. Это приводит к матрице, которая может выдержать огромные силы сжатия. Большинство ГАС связаны с белками, создавая. протеогликаны. Эти молекулы сохраняют ионы натрия на основе их положительного заряда и, следовательно, привлекают воду, которая держит ECM гидратированной.

ECM также содержит жесткие волокна, такие как коллагены – основной белковый компонент ECM. Коллагены являются наиболее распространенными белками у животных, что составляет 25% белка по массе. Большое разнообразие коллагенов со структурным сходством обеспечивает прочность многих тканей.

Примечательно, что ткани, такие как кожа, кровеносные сосуды и легкие должны быть сильными и эластичные, чтобы выполнять свою физиологическую роль. Белок под названием эластин дает определенным волокнам способность растягиваться и втягиваться. Фибронектин является гликопротеином, важным в клеточной адгезии, так как он непосредственно прикрепляется к белкам, которые охватывают мембрану клеток, в частности интегринов, связывающих мембрану с ECM. Интегрин также взаимодействует с коллагеном, который может вызвать внутриклеточные реакции.

Внеклеточная матричная композиция зависит от тканей и клеток

Состав и относительная доля каждой из этих молекул определяются расположением, физиологической функцией и соседними типами клеток ткани, в которых находятся клетки. Этот специфический молекулярный состав ECM называется местной.микроэкзиронией . Клетки в определенной ткани выделяет молекулы, которые определяют окружающие ECM. Например, кишечные клетки синтезируют, модифицируют и выделяет молекулы, необходимые для матрицы, которая их окружает, в то время как остеобласты генерируют молекулы жесткого ЭКМ человеческой кости. Такое разнообразие состава ECM в различных тканях создает особые свойства в зависимости от их уникальной роли и функции.

Внеклеточная матрица может быть вовлечена в передачу информации между клетками

Было показано, что взаимодействие между клетками и местным ЭКМ также оказывает внутриклеточное воздействие. Например, силы на трансмембранных молекулах интегрина могут привести к активации внутриклеточной сети актомиозина. Это может способствовать миграции клеток, разделению и другим клеточным реакциям. Некоторые из этих ответов включают изменения в экспрессии генов и каскадах сигнализации клеток. Аналогичным образом, интегрин может передавать внутриклеточную информацию с внешней стороны клетки. Кроме того, ECM, как известно, связывают сигнальные молекулы, которые могут быть освобождены от деградации ECM.

Реконструкция внеклеточной матрицы

Клетки животных должны иметь способность деградировать и переделывать ECM. Это особенно верно в случаях восстановления и роста тканей. Следовательно, клетки обычно обладают ферментами, необходимыми для распада ECM. Эти ферменты включают матричные металлопротеазы (MMPs), которые работают с другими ферментами для деградации белков, таких как коллаген и фибронектин. Деградация и ремоделирование ЭКМ имеет важное значение для здорового роста тканей, включая ветвление кровеносных сосудов. С другой стороны, процесс ремоделирования ECM также способствует распространению метастаз раковых клеток по организму.