細(xì)胞連接與細(xì)胞粘連

1、1分布:存在腔道上皮細(xì)胞管腔面頂端及腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞間,一、以緊密連接為特征的封閉連接,3形態(tài),焊接線(xiàn)/嵴線(xiàn):跨膜蛋白排列形成膜質(zhì)雙層外層胞質(zhì)面/P面有嵴網(wǎng),膜質(zhì)雙層內(nèi)層質(zhì)膜外側(cè)面/E面有對(duì)應(yīng)的溝,2. 電鏡下結(jié)構(gòu)緊密連接處，兩個(gè)相鄰細(xì)胞質(zhì)膜以斷續(xù)的點(diǎn)連在一起。特殊的跨膜蛋白排列形成蛋白質(zhì)顆粒條索，交錯(cuò)成網(wǎng)狀，將細(xì)胞間隙封閉起來(lái)。,細(xì) 胞 連 接 與 細(xì) 胞 極 性,錨定連接：是一類(lèi)由細(xì)胞骨架纖維參與，存在于細(xì)胞之間或細(xì)胞與細(xì)胞

2、外基質(zhì)之間的連接結(jié)構(gòu) 。分布：廣泛分布于各種組織，特別是在上皮、心肌和子宮頸等需要承受機(jī)械力的組織中尤為豐富。功能：形成能夠抵抗機(jī)械張力的牢固黏合，參與組織器官形態(tài)和功能的維持、細(xì)胞的遷移運(yùn)動(dòng)以及發(fā)育和分化等多種過(guò)程。,二、錨定連接,分類(lèi):1黏合連接:與肌動(dòng)蛋白纖維相連黏合帶:細(xì)胞與細(xì)胞之間黏合斑:細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間2橋粒連接:與中間纖維相連橋粒:細(xì)胞與細(xì)胞之間半橋粒:細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間,錨定連接兩類(lèi)蛋白,(一)黏

3、合連接是由肌動(dòng)蛋白纖維介導(dǎo)的錨定連接1.黏合帶,存在部位：位于上皮細(xì)胞緊密連接的下方，是相鄰細(xì)胞之間形成的一個(gè)連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)。分子組成：穿膜黏著蛋白 —鈣黏著蛋白 (cadherin)，屬于Ca2+依賴(lài)性細(xì)胞黏附分子。胞內(nèi)區(qū)：通過(guò)細(xì)胞內(nèi)錨定蛋白與肌動(dòng)蛋白絲相連； 胞外區(qū)：與相鄰細(xì)胞的鈣黏著蛋白胞外部分結(jié)合。錨定蛋白：α、β、γ聯(lián)蛋白、黏著斑蛋白、斑珠蛋白和α-輔肌動(dòng)蛋白,功能：①使相鄰細(xì)胞的微絲束通過(guò)細(xì)胞內(nèi)錨定蛋白和穿膜

4、黏 著蛋白連成廣泛的穿膜網(wǎng)，使組織連為一個(gè)堅(jiān)固的 整體；②微絲束具有收縮功能，可以使上皮細(xì)胞內(nèi)陷形成管 狀或泡狀原基，從而在胚胎發(fā)育形態(tài)發(fā)生中起重要 作用。,,黏合帶（adhesion belt）,2.黏著斑,存在部位：位于上皮細(xì)胞基底部，是細(xì)胞通過(guò)局部黏附與細(xì)胞外基質(zhì)之間形成的黏著連接。分子組成：穿膜黏著蛋白 :膜整聯(lián)蛋白(integrin) （多數(shù)為α5β1） 胞外區(qū)：與細(xì)胞外基質(zhì)成分相連；

5、胞內(nèi)區(qū)：通過(guò)錨定蛋白與肌動(dòng)蛋白絲相連。錨定蛋白：踝蛋白(talin)、α-輔肌動(dòng)蛋白、細(xì)絲蛋白(filamin)和紐蛋白等。 功能：介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的黏著；參與細(xì)胞的遷移；參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。,1.橋粒 存在部位：位于上皮細(xì)胞黏著帶的下方，是相鄰細(xì)胞間的一種斑點(diǎn)狀的錨定連接結(jié)構(gòu)。,(二)橋粒連接是由中間纖維參與的錨定連接,分子組成：① 細(xì)胞內(nèi)錨定蛋白：構(gòu)成橋粒斑，是中間纖維附著的部位。橋粒斑珠蛋白；橋粒斑蛋白。,② 穿膜

6、黏著蛋白 ——鈣黏著蛋白家族。 橋粒黏蛋白； 橋粒膠蛋白。 胞內(nèi)部分：與細(xì)胞內(nèi)錨定蛋白構(gòu)成的橋粒斑相連。胞外部分：與相鄰細(xì)胞的穿膜黏著蛋白相連，通過(guò)依賴(lài)Ca2+的黏附機(jī)制將兩個(gè)相鄰細(xì)胞連接在一起。,功能：相鄰細(xì)胞中的中間纖維通過(guò)細(xì)胞橋粒斑和穿膜黏著蛋白構(gòu)成了貫穿整個(gè)組織的整體網(wǎng)架，增強(qiáng)了組織抵抗外界壓力與張力的機(jī)械強(qiáng)度。,電鏡下橋粒處相鄰細(xì)胞膜間的間隙約30nm，在質(zhì)膜的胞質(zhì)面有一塊厚度為15-30nm的盤(pán)狀致密斑，中間纖維直接

7、與其相連；相鄰兩細(xì)胞的致密斑由跨膜連接糖蛋白相互連接。與橋粒相連的中間纖維的成分依據(jù)不同的細(xì)胞類(lèi)型而不同。,,電鏡下橋粒,橋 粒 結(jié) 構(gòu) 模 式 圖,上皮細(xì)胞與基底膜之間的連接結(jié)構(gòu) ，因其結(jié)構(gòu)僅為橋粒的一半而得名。形態(tài)上與橋粒類(lèi)似，但功能與化學(xué)組成不同。 功能：把上皮細(xì)胞與其下方的基底膜連接在一起，防止機(jī)械力造成的上皮與其下方的組織剝離。,2.半橋粒,化學(xué)組成：錨定蛋白——網(wǎng)蛋白(plectin），構(gòu)成胞質(zhì)斑，可與細(xì)胞內(nèi)

8、的中間纖維相連。穿膜黏著蛋白 ：①整聯(lián)蛋白（α6β4） ，②穿膜蛋白BP180可與基底膜中層黏連蛋白（錨定纖維）發(fā)生黏附性結(jié)合，從而將細(xì)胞與基膜牢固地鉚在一起。,Hemidesmosomes,Hemidesmosomes,一種特殊的細(xì)胞連接, 位于特化的具細(xì)胞間通訊作用的細(xì)胞 ◆具機(jī)械的細(xì)胞連接作用◆在細(xì)胞間形成電偶聯(lián)或代謝偶聯(lián), 以此來(lái)傳遞信號(hào) ◆通訊連接的方式： ●間隙連接(gap junction) ●化

9、學(xué)突觸(chemical synapse) ●胞間連絲(plasmodesmata):plant cells only,三、通訊連接（communicating junction）,(一)間隙連接是動(dòng)物組織中普遍存在的一種細(xì)胞連接方式,電鏡下結(jié)構(gòu)：間隙連接部位相鄰細(xì)胞膜之間有2~3nm的縫隙，因而間隙連接又稱(chēng)縫隙連接。,基本結(jié)構(gòu)單位——連接子(connexon)。由6個(gè)相同或相似的穿膜連接蛋白 ——連接子蛋白環(huán)繞而成，中央形成

10、1.5~2nm的親水性通道。相鄰質(zhì)膜上的兩個(gè)連接子相對(duì)接而連在一起，通過(guò)中央通道使相鄰細(xì)胞質(zhì)連通。功能：加強(qiáng)相鄰細(xì)胞的連接，介導(dǎo)細(xì)胞間通訊。,間隙連接,相鄰細(xì)胞膜上的兩個(gè)連接子對(duì)接形成一個(gè)間隙連接單位。間隙連接的通透性是可以調(diào)節(jié)的。間隙連接的功能在代謝偶連、神經(jīng)沖動(dòng)信息傳遞、早期胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化過(guò)程中起重要作用。,（二）突觸也是一種細(xì)胞通訊連接方式,突觸：神經(jīng)元之間或神經(jīng)元與效應(yīng)細(xì)胞（如肌細(xì)胞）之間通過(guò)突觸（synapse）

11、完成神經(jīng)沖動(dòng)的傳遞。 ①電突觸（electronic synapse）細(xì)胞間形成間隙連接，電沖動(dòng)可直接通過(guò)間隙連接從突觸前向突觸后傳導(dǎo)，突觸速度快而準(zhǔn)確。,②化學(xué)突觸（chemical synapse）突觸前和突觸后細(xì)胞膜之間存在20nm寬的間隙，神經(jīng)沖動(dòng)通過(guò)神經(jīng)遞質(zhì)小泡釋放神經(jīng) 遞質(zhì)作用于突觸后細(xì)胞，引起新的神經(jīng)沖動(dòng)。有一個(gè)“電信號(hào)-化學(xué)信號(hào)-電信號(hào)”的轉(zhuǎn)換過(guò)程，是一種間接而慢速的信息傳遞形式。,電突觸結(jié)構(gòu)示意圖A.電突觸結(jié)構(gòu)示意

12、圖 B. 電突觸的間隙連接示意圖,化學(xué)突觸存在于可興奮細(xì)胞之間的細(xì)胞連接方式,它通過(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì)來(lái)傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)。由突觸前膜(presynaptic membrane)、突觸后膜(postsynaptic membrane)和突觸間隙(synaptic cleft)三部分組成,,細(xì)胞連接的類(lèi)型,Cell Junction and Cell Adhesion,,,第十章 細(xì)胞連接與細(xì)胞黏附,第二節(jié) 細(xì)胞黏附,細(xì)胞黏附是普遍的細(xì)胞生命

13、現(xiàn)象之一 可發(fā)生與原核細(xì)胞或真核細(xì)胞，不同物種的同型細(xì)胞之間也可能發(fā)生,細(xì)胞黏附的介導(dǎo)因子,細(xì)胞黏附分子（cell adhesion molecule，CAM）一類(lèi)廣泛存在于細(xì)胞膜上的穿膜糖蛋白，是介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞之間、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間相互結(jié)合并起黏附作用的一類(lèi)細(xì)胞表面分子?？纱笾路炙念?lèi)：鈣粘素、選擇素、免疫球蛋白超家族及整聯(lián)蛋白家族。共同點(diǎn)：跨膜糖蛋白，分子結(jié)構(gòu)由三部分組成：①胞外區(qū)，肽鏈的N

14、端部分，帶有糖鏈，負(fù)責(zé)與配體的識(shí)別；②跨膜區(qū)，多為一次跨膜；③胞質(zhì)區(qū)，肽鏈的C端部分，一般較小，或與質(zhì)膜下的骨架成分直接相連，或與胞內(nèi)的化學(xué)信號(hào)分子相連，以活化信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。,3.細(xì)胞黏附分子介導(dǎo)細(xì)胞識(shí)別與黏附的方式：同親型結(jié)合（homophilic binding）：相鄰細(xì)胞表面的同種黏附分子間的相互識(shí)別與黏附，如鈣黏著蛋白；異親型結(jié)合（heterophilic binding）：兩相鄰細(xì)胞表面的不同種黏附分子間的相互識(shí)別與黏附，

15、如選擇素和整聯(lián)蛋白；連接分子依賴(lài)性結(jié)合（linker-dependent binding）：即相鄰細(xì)胞黏附分子通過(guò)連接分子中介才能相互識(shí)別與黏附。,親同性,親異性,借連接分子,單次穿膜糖蛋白，由700～750個(gè)氨基酸殘基組成。在質(zhì)膜中常以同源二聚體的形式存在。鈣黏著蛋白分子結(jié)構(gòu)同源性很高。胞外區(qū)約由110個(gè)氨基酸殘基組成，常折疊成5個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)域，可結(jié)合Ca2+，賦予鈣黏著蛋白分子剛性和強(qiáng)度。Ca2+結(jié)合越多，鈣黏著蛋白剛性越強(qiáng)

16、。,一、鈣黏著蛋白家族,鈣黏著蛋白是一類(lèi)依賴(lài)于Ca2+的同親型細(xì)胞黏附分子。,1. 鈣黏著蛋白分子結(jié)構(gòu),鈣黏著蛋白的結(jié)構(gòu)與功能A. 一個(gè)經(jīng)典鈣黏著蛋白 B. 一個(gè)鈣黏著蛋白重復(fù)子的三維結(jié)構(gòu)C. Ca2+對(duì)鈣黏著蛋白的影響,⑴ 介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞之間的同親性細(xì)胞黏附,在胚胎和成人組織中，同類(lèi)細(xì)胞需要具備自我標(biāo)識(shí)與彼此黏附的特性。,2.鈣黏著蛋白的功能,⑵ 在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中影響細(xì)胞的分化，參與組織器官 的形成

17、,通過(guò)調(diào)控鈣黏著蛋白表達(dá)的種類(lèi)與數(shù)量而決定間的相互 作用，影響細(xì)胞的分化。 上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)型（epithelial-mesenchymal transition,EMT）： 上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)型為間質(zhì)細(xì)胞或間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)型為上皮細(xì)胞是一個(gè)受控的可逆過(guò)程，是細(xì)胞轉(zhuǎn)分化的一種方式，其分子機(jī)制是E-鈣黏著蛋白的表達(dá)與否。,細(xì)胞分選,,⑶ 參與細(xì)胞之間穩(wěn)定的特化連接結(jié)構(gòu)的形成。,如參與形成黏著帶等。,橋粒鈣粘素-中間纖維,粘附連接鈣粘素-微

18、絲,鈣黏著蛋功能的喪失在惡性腫瘤的擴(kuò)散中起重要作用，如缺失E-鈣黏著蛋可導(dǎo)致上皮性腫瘤的發(fā)生； 臟器纖維化病變與EMT有關(guān)，例如與腎纖維化病變直接相關(guān)的腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞絕大多數(shù)由上皮細(xì)胞經(jīng)EMT而來(lái)。,3.鈣黏著蛋白與疾病,二、選擇素,選擇素是一類(lèi)依賴(lài)于Ca2+的異親型細(xì)胞粘附分子，能特異性地識(shí)別其他細(xì)胞表面寡糖鏈中的特定糖基。,1.選擇素的分子結(jié)構(gòu),單次穿膜糖蛋白；胞外區(qū)由三個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域組成：N-末端凝集素樣結(jié)構(gòu)域：識(shí)別特異糖

19、基，參與細(xì)胞之間選擇性黏附的重要活性部位表皮生長(zhǎng)因子(EGF)樣結(jié)構(gòu)域補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白（CCP）結(jié)構(gòu)域,具有加強(qiáng)分子間粘附以及參與補(bǔ)體系統(tǒng)調(diào)節(jié)等作用。,,胞內(nèi)區(qū)可通過(guò)錨定蛋白與細(xì)胞內(nèi)微絲結(jié)合。,,,三種已知選擇素的結(jié)構(gòu)示意圖A. 三種選擇素的結(jié)構(gòu) B. 這三種選擇素都能夠識(shí)別糖蛋白寡糖鏈末端的糖基配體并與之結(jié)合 C. 糖基配體的詳細(xì)結(jié)構(gòu),參與白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞或血小板的識(shí)別與黏著，幫助白細(xì)胞從血液進(jìn)入

20、炎癥部位。,2.選擇素的功能,選擇素及整聯(lián)蛋白介導(dǎo)白細(xì)胞遷移,免疫球蛋白超家族（Ig-superfamily，Ig-SF），分子結(jié)構(gòu)中含有免疫球蛋白（Ig）的類(lèi)似結(jié)構(gòu)域，一般不依賴(lài)于Ca2＋。免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域是指借二硫鍵維系的兩組反向平行β折疊結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)：胞外區(qū)由一個(gè)或多個(gè)免疫球蛋白(Ig)樣結(jié)構(gòu)域組成。每一個(gè)Ig結(jié)構(gòu)域都是由90～110個(gè)氨基酸殘基形成的緊密折疊結(jié)構(gòu)，其間有二硫鍵相連接。,三、免疫球蛋白超家族,黏附方式：Ig-SF成

21、員復(fù)雜，包括多個(gè)黏附分子家族。同親型細(xì)胞黏著：神經(jīng)細(xì)胞黏附分子（neural cell adhesion molecule，N-CAM）及血小板-內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子（PE-CAM）；異親型細(xì)胞黏著：細(xì)胞間黏附分子（I-CAM）及血管細(xì)胞黏附分子（V-CAM）等。,大多數(shù)Ig-SF黏附分子介導(dǎo)淋巴細(xì)胞和免疫應(yīng)答所需要的細(xì)胞（巨噬細(xì)胞、其他淋巴細(xì)胞和靶細(xì)胞）之間的特異的相互作用；但一些Ig-SF成員，如N-CAM介導(dǎo)非免疫細(xì)胞的黏著。,I

22、g-SF黏附分子的功能,⑴ 神經(jīng)細(xì)胞黏附分子(N-CAM)胞外區(qū)有5個(gè)免疫球蛋白樣的結(jié)構(gòu)域；通過(guò)同親型黏著機(jī)制與相鄰細(xì)胞同類(lèi)分子結(jié)合黏附在一起；與神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育、軸突的生長(zhǎng)和再生以及突觸的形成密切相關(guān)。,⑵ 血管細(xì)胞黏附分子（V-CAM）通過(guò)異親型細(xì)胞黏附著機(jī)制參與細(xì)胞黏附。與白細(xì)胞表面的α4β1整聯(lián)蛋白相結(jié)合，使白細(xì)胞沿內(nèi)皮滾動(dòng)并固著于炎癥部位的血管內(nèi)皮，發(fā)生鋪展，進(jìn)而分泌水解酶而穿過(guò)血管壁。,⑶ 細(xì)胞間黏附分子（I-CAM

23、）：有多種類(lèi)型I-CAM在淋巴系統(tǒng)抗原識(shí)別、細(xì)胞毒T細(xì)胞功能發(fā)揮以及淋巴細(xì)胞的募集方面起重要作用；內(nèi)皮細(xì)胞I-CAM可通過(guò)與白細(xì)胞表面的整聯(lián)蛋白分子結(jié)合，在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮作用。,整合素（integrin）大多為異親性CAM，其作用依賴(lài)于Ca2＋/Mg2+。介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞間的相互作用及細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的相互作用。幾乎所有動(dòng)植物細(xì)胞均表達(dá)整合素。異二聚體，可識(shí)別RGD序列,四、整聯(lián)蛋白家族,1.整聯(lián)蛋白是由α和β兩個(gè)亞基形成的異二聚

24、體穿膜蛋白,整聯(lián)蛋白α和β亞基均由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)三個(gè)部分組成：胞外區(qū)：球狀頭部區(qū)，是整聯(lián)蛋白分子與配體結(jié)合部位；可通過(guò)自身結(jié)構(gòu)域與含有Arg-Gly-Asp(RGD)三肽序列的細(xì)胞外基質(zhì)成分（纖連蛋白、層粘連蛋白、膠原等）結(jié)合，介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的黏著，典型結(jié)構(gòu)有黏著斑和半橋粒。 胞內(nèi)區(qū)：可通過(guò)胞內(nèi)的連接蛋白（踝蛋白、α-輔肌動(dòng)蛋白、細(xì)絲蛋白、紐蛋白等 ）與細(xì)胞內(nèi)的肌動(dòng)蛋白絲等細(xì)胞骨架成分相互作用。,粘著斑整聯(lián)蛋白-

25、微絲,半橋粒整聯(lián)蛋白-中間纖維,2.整聯(lián)蛋白的功能,如由?2亞基組成的整聯(lián)蛋白能使白細(xì)胞在感染部位的血管內(nèi)皮細(xì)胞上黏附，白細(xì)胞由此得以遷移出血管進(jìn)入炎癥部位。,⑴ 整聯(lián)蛋白介導(dǎo)細(xì)胞間相互作用,⑵ 整聯(lián)蛋白介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的相互作用,由?1亞基組成的整聯(lián)蛋白為細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的受體，其胞外區(qū)具有與大多數(shù)細(xì)胞外基質(zhì)蛋白中RGD三肽序列結(jié)合的位點(diǎn)，可以使細(xì)胞黏著于細(xì)胞外基質(zhì)上。,整聯(lián)蛋白與其配體結(jié)合后聚集成簇，不但形成穩(wěn)定、牢固的結(jié)合

26、，并可啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)節(jié)細(xì)胞的遷移、增殖、分化、存活和凋亡等基本生命活動(dòng)。,⑶ 整聯(lián)蛋白在信號(hào)傳遞中發(fā)揮重要作用,信號(hào)傳遞方向有兩種形式：① “由內(nèi)向外”（inside out） 由細(xì)胞內(nèi)信號(hào)的啟動(dòng)，通過(guò)改變細(xì)胞本身的功能狀態(tài)，將胞內(nèi)信號(hào)由整聯(lián)蛋白胞內(nèi)區(qū)傳遞到細(xì)胞外，促進(jìn)整聯(lián)蛋白與配體結(jié)合的方式稱(chēng)為“由內(nèi)向外”的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。 ②“由外向內(nèi)” （outside in）：整聯(lián)蛋白還可作為受體介導(dǎo)信號(hào)從細(xì)胞外環(huán)境向細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)導(dǎo)，這種方式稱(chēng)