Extrazelluläre Matrix und Zelladhäsionsmoleküle

Die ECM in Pflanzen besteht hauptsächlich aus Cellulose und umgibt jede Zelle. Zusammen mit Wasser trägt es zur Gesamtsteifigkeit der Pflanze bei. Die Fähigkeit eines Baumes, zu einer großen Höhe zu wachsen und seine Steifheit beizubehalten, ist teilweise auf die Cellulose-ECM der Zellwände zusammen mit anderen Biochemikalien, einschließlich Lignin und Extensinen, zurückzuführen.

Eine weniger leicht zu beobachtende Form der ECM ist gefunden in Wirbeltieren in drei Hauptformen

  1. Bindegewebe – Dieses enthält viel ECM und nur wenige Zellen.
  2. Basallamina – Dies kann als ECM des Epithels angesehen werden Zellen aber zu einer zähen Schicht geformt, die sehr viele Kollagenfasern und Laminin enthält und auf der die Zellen der Epithelien „sitzen“. Sehr wenig ECM umgibt jede einzelne Zelle und sie sind auf unterschiedliche Weise miteinander verbunden.
  3. Perizelluläre Matrix – Mit wenigen Ausnahmen sind alle Zellen bis zu einem gewissen Grad von einer extrazellulären Zellmatrix umgeben. Dieses Material bietet nicht nur mechanische Unterstützung durch die Bindung von Zellen, sondern bietet zusammen mit dem Glykokalyx eine biochemische Barriere um die Zelle, eine Andockeinrichtung für Importe und Exporte zur und von der Zelle sowie ein Medium, über das chemische Signale erfolgen können. Jüngste Arbeiten weisen darauf hin, dass ECM-Zuckermoleküle eine wichtige Rolle in der Krebsbiologie spielen können.

Zelladhäsionsmoleküle (CAMs)
Nur sehr wenige Zellen existieren und arbeiten isoliert. Die meisten Zellen existieren als System oder Gesellschaft. CAMs tragen dazu bei, die Gesellschaft intakt zu halten, indem sie unterschiedliche Grade und Arten der Adhäsion bereitstellen. Forschungsarbeiten zeigen, dass CAMs wie ECM an der Signalübertragung von Zellen beteiligt sind. CAMs sind für diese Aufgabe gut geeignet, da einige von ihnen die Plasmamembran durchqueren und einen Weg in die Zelle bieten. Die adhäsive Natur der Moleküle bietet auch eine „klebrige Oberfläche“, und einige dieser Moleküle „fangen“ versehentlich RNA-Viren ein, beispielsweise solche, die Erkältungen verursachen.

Cell ‚Do It Yourself‘ (DIY) – Adhäsive und Verbindungsstellen
Wie bei einigen DIY-Klebstoffen (Do It Yourself) können CAMs einige Materialien besser kleben, sie können jedoch auch zum Verbinden anderer verwendet werden.
Es gibt vier Hauptfamilien von CAMs (Klebstofftypen) und Diese werden in verschiedenen Situationen verwendet:

  1. Diejenigen, die an Zell-Zell-Übergängen beteiligt sind, sind hauptsächlich Moleküle der Familie, die Cadherine genannt werden, und hängen von der Anwesenheit von Calciumionen ab, um zu funktionieren (denken Sie an die Ca-Adhäsion). Diese Moleküle sind Transmembranglykoproteine und verbinden das Zytoskelett einer Zelle mit dem Zytoskelett einer anderen.
  2. Diejenigen, die an Zell-Matrix-Übergängen beteiligt sind, gehören zu einer großen Familie von CAMs, die Integrine genannt werden (denken Sie an Integrine, die Zellen bei der Integration unterstützen).
    Integrine werden auch als „Anker“ -Platten in fokalen Adhäsions- und Hemidesmosomen-Übergängen gefunden.
    Transmembran-Proteoglycane sind auch an der Adhäsion an ECM und der Verknüpfung mit dem Zytoskelett beteiligt.
  3. Das Immunglobulin super Zu den Familien gehören spezielle Adhäsionsmoleküle, die im Nervensystem verwendet werden.
  4. Die Selectine sind spezielle CAMs, die an Kohlenhydrate auf der Zelloberfläche binden und an Entzündungsreaktionsmechanismen beteiligt sind.

Verbindungen für Klebstoffe
So wie es verschiedene Arten von Zelladhäsivmolekülen gibt, gibt es auch verschiedene Arten von Verbindungen oder Übergängen. Es gibt zwei Hauptpunkte:

1) Enge Verbindungen – diese lassen keine Moleküle von Zelle zu Zelle gelangen, aber sie ziehen die Wände der beiden Zellen sehr nahe beieinander.

2 ) Gap Junctions – Diese verbinden zwei Zellen mit einer Ansammlung feiner Röhren. Durch Gap Junctions können kleine Moleküle bis zu einem Molekulargewicht von 1200 von einer Zelle zur anderen gelangen. Auf diese Weise geben Zellen Chemikalien an eine bedürftige Nachbarzelle weiter. Ein Beispiel für ‚The Society of Cells‘ bei der Arbeit.

  • Bild menschlicher Epithelzellen mit Cadherin grün gefärbt und kernblau. Das grün färbende Cadherin ist zwischen diesen Zellen sehr weit verteilt. Aus diesem Grund scheint die Plasmamembran grün gefärbt zu sein.

    (mit freundlicher Genehmigung von Louise Cramer, Labor für Molekulare Zellbiologie & Cell Biology Unit, University College London , Großbritannien und Vania Braga, Imperial College London, Großbritannien)

CAMs und Krebs – eine echte Anwendung
‚Cut‘ und ‚Paste‘ sind wichtige Befehle bei einigen Krebsarten.

ECM und CAMs sind an vielen Erkrankungen beteiligt. Bei bestimmten Krebsarten können CAMs an der Ausbreitung von Krebszellen von einer primären zu einer sekundären Stelle beteiligt sein. An der Primärstelle geht die Zell-Zell-Adhäsion verloren. Zellen werden „geschnitten“ und zu einem zweiten Standort transportiert. Hier wird die Zelladhäsion erhöht und die Zelle an ihren neuen Ort „eingefügt“. Die Zelle teilt sich und bleibt bei besserer Adhäsion erhalten und es entsteht ein sekundärer Krebs. (Dies ist eine einfache Beschreibung, aber das Prinzip ist korrekt).
Die Fähigkeit, Befehle zum Ausschneiden und Einfügen im Programm „Krebswachstum“ zu verstehen und zu steuern, könnte unser Verständnis der Entwicklung von Sekundärkrebs verbessern.

Zusammenfassung

  • ECM und CAMs wurden in das „Auspacken der Zelle“ einbezogen, da diese biologischen Materialien mit fast allen Zellen eng verbunden sind. Sie bieten wichtige wechselseitige Kommunikationsverbindungen von der Zelle zur Umgebung und von einer Zelle zur anderen. Sie sind auch für einen Großteil der physischen Unterstützung verantwortlich, die es den Zellen ermöglicht, als Gruppe und als Gewebe zu fungieren.
  • Die molekulare Zellbiologie der extrazellulären Matrix (ECM) und der damit verbundenen Zelle Adhäsionsmoleküle (CAMs) erweisen sich als ein sehr aufregendes Entdeckungsgebiet mit mehreren interessanten Verbindungen zu Krankheiten und Störungen bei Tieren, einschließlich einiger Krebsarten. Ähnlich wie bei einer Kreuzworträtsel-Matrix mit Hinweisen aus verschiedenen Richtungen liefert die Forschung zu ECM und CAMs einige überraschende Ergebnisse. Es wird erwartet, dass Forschungen auf diesem Gebiet zeigen werden, dass ECM und CAMs einen großen Einfluss nicht nur auf Leben und Tod einer Zelle haben, sondern auch auf die Zelle als Mitglied der Gesellschaft der Zellen. die Zelle in einem sozialen Kontext.

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