Para manter a organização dos tecidos, muitas células animais estão rodeadas por moléculas estruturais que compõem a matriz extracelular (ECM). Juntas, as moléculas da ECM mantêm a integridade estrutural do tecido, bem como as notáveis propriedades específicas de certos tecidos.
A matriz extracelular (ECM) é comumente composta por substâncias fundamentais, um fluido semelhante a gel, componentes fibrosos e muitas moléculas estrutural e funcionalmente diversas. Essas moléculas incluem polissacarídeos chamados glicosaminoglicanos (GAGs). Os GAGs ocupam a maior parte do espaço extracelular e muitas vezes ocupam um grande volume em relação à sua massa. Isso resulta em uma matriz que pode suportar tremendas forças de compressão. A maioria dos GAGs está ligada a proteínas—criando proteoglicanos. Essas moléculas retêm iões de sódio com base na sua carga positiva e, portanto, atraem água, o que mantém a ECM hidratada.
A ECM também contém fibras rígidas, como colagénios—os componentes proteicos primários da ECM. Os colagénios são as proteínas mais abundantes em animais, compõem 25% de proteína por massa. Uma grande diversidade de colagénios com semelhanças estruturais proporciona resistência à tração para muitos tecidos.
Notavelmente, tecidos como a pele, vasos sanguíneos e pulmões precisam ser fortes e elásticos para desempenhar o seu papel fisiológico. Uma proteína chamada elastina dá capacidade de esticar e retrair a fibras particulares. A fibronectina é uma glicoproteína importante na adesão celular, pois liga-se diretamente a proteínas que abrangem a membrana das células, especificamente integrinas, ligando a membrana à ECM. As integrinas também interagem com colágeno o que pode provocar respostas intracelulares.
A composição e a proporção relativa de cada uma dessas moléculas são determinadas pela localização, função fisiológica e tipos celulares vizinhos do tecido em que as células residem. Esta composição molecular específica da ECM é referida como o microambiente local. Células em um determinado tecido secretam moléculas que determinam a ECM circundante. Por exemplo, as células intestinais sintetizam, modificam e secretam as moléculas necessárias para a matriz que as rodeia, enquanto que os osteoblastos geram as moléculas da ECM rígida do osso humano. Esta diversidade na composição da ECM em diferentes tecidos cria propriedades particulares de acordo com o seu papel e função únicos.
A interação entre as células e a ECM local mostrou-se também ter um impacto intracelular. Por exemplo, forças em moléculas de integrina transmembranar podem resultar na ativação da rede intracelular de actomiosina. Isso pode promover migração celular, divisão e outras respostas celulares. Algumas dessas respostas incluem mudanças na expressão genética e cascatas de sinalização celular. Da mesma forma, as integrinas podem comunicar informações intracelulares para o exterior da célula. Além disso, a ECM é conhecida por ligar moléculas de sinalização, que podem ser libertadas após a degradação da ECM.
As células animais precisam ter a capacidade de degradar e remodelar a ECM. Isso é particularmente verdade em casos de reparação e crescimento de tecidos. Consequentemente, as células normalmente possuem as enzimas necessárias para quebrar a ECM. Essas enzimas incluem metaloproteinases da matriz (MMPs) que trabalham com outras enzimas para degradar proteínas como colágeno e fibronectina. A degradação e remodelação da ECM é importante no crescimento saudável do tecido, incluindo a ramificação dos vasos sanguíneos. Pelo lado negativo, a remodelação da ECM também contribui para a metástase das células cancerígenas à medida que se espalham pelo corpo.
