细胞生物学细胞外基质.ppt

1、第十四章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,1,Cell Junction 选择性羟基化、糖基化 C-端前肽借二硫键形成链间交联，使3条对齐排列，3条链 以氢键相连，形成三股螺旋，前肽部分不螺旋，即 前胶原（pro-collagen） 分泌到细胞外;去除前肽;相邻分子相错1/4长度，约67nm， 前后分子相距约35nm，聚合形成明暗相间的纤维，即 胶原原纤维（collagen fibril） 细胞外基质中聚集成束，形成 胶原纤维（collagen fiber）,细胞外基质的主要组成成分 胶原,内质网、高尔基体,细胞外,24,Cell Junction & Extracellular Metrix

2、,25,胶原的电镜照片 A: I型胶原，具有横纹；B：IV胶原，无横纹,胶原的降解 胶原的周转很缓慢，成年人骨中的胶原分子，可维持达10年；一般的蛋白质 半衰期为数小时或数天,细胞外基质的主要组成成分 胶原,26,参与胶原分解的酶类主要有： 胶原酶，主要作用于I、型胶原； 明胶酶，作用于、V、型胶原；肿瘤细胞能产生明胶酶，特异性地作用于型胶原，破坏基膜，为侵袭、转移开辟道路。 基质裂解素，作用于、IV、X型胶原。,27,胶原的功能 与相关疾病 协助完成细胞生长、粘附、运动、增殖、分化 粘连、支持、保护细胞连聚为组织、器官，如: 羟化赖氨酸和弹性蛋白交连，使组织有弹性， 交联受阻胶原病 缺抗坏血

3、酸（vitamin C），脯氨酸羟化受阻， 不利于交联氢键的生成，影响胶原的稳定， 胶原分子生长不良，间质胶原大大减少， 血管变脆、牙龈出血，引起坏血病 肝肺纤维化：胶原生成失衡,胶原病是指具有下列共同特点的一系列疾病 (1)原因不明的发热。 浙江医学高等专科学校 实用人体机能学精品课程 (2)出现皮疹，但不痒。 浙江医学高等专科学校 实用人体机能学精品课程 (3)关节疼痛、肿胀。 浙江医学高等专科学校 实用人体机能学精品课程 (4)肌肉疼痛。 浙江医学高等专科学校 实用人体机能学精品课程 （5）血沉升高 。,28,成骨发育不全 型,p127,弹性蛋白（elastin）是构成细胞外基质中弹性纤

4、维网络的主要成分，是高度疏水的非糖基化纤维蛋白，,细胞外基质的主要组成成分 弹性蛋白,为高度疏水蛋白，人类的为830aa，富含脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸， 无糖基化，很少有羟脯氨酸，不含羟赖氨酸 主要由2类片段组成， 疏水性短肽 与分子的的弹性有关 螺旋片段 富含丙氨酸、赖氨酸，与相邻分 子形成交联,Elastic fiber,Single elastin molecule,30,弹性蛋白以可溶性蛋白原的形式分泌到细胞外，通过赖氨酸残基之间相互交联装配，形成弹性纤维网,细胞外基质的主要组成成分 弹性蛋白,弹性蛋白表面包饶一层糖蛋白组成的微原纤维（microfibrils） 其中原纤蛋白（f

5、ibrillin）是保持弹性纤维完整所必需的成分，其基因突变，可导致马凡氏综合症（Marfans syndrome） 胶原纤维与弹性纤维交织，可以限制其伸展程度，防止组织撕裂，使组织既有弹性又有韧性 弹性蛋白是动脉中含量最高的细胞外基质蛋白，其基因突变可导致动脉壁平滑肌过度增殖引起动脉狭窄,31,Cell Junction & Extracellular Metrix,32,包绕弹性蛋白的糖蛋白fibrilin基因突变所致 皮肤、骨骼、心血管系统和眼睛异常 多处皮肤皱褶 患者身体瘦高、肢长，蜘蛛脚样指 患者60% -80% 有心血管疾病 眼部典型损害为晶状体脱位,Marfan Syndrome

6、,Cell Junction & Extracellular Metrix,33,纤粘连蛋白 (fibronectin，FN ) 为高分子糖蛋白，含糖量4.5%-9.5%，其含糖量因组织不同和分化状态不同而有差异。有两种存在形式：,细胞外基质的主要组成成分 纤粘连蛋白,血浆纤粘连蛋白， plasma fibronectin, PF， 主要存在于体液、血浆中，促进血液凝固、创伤愈合、细胞吞噬 细胞纤粘连蛋白，cell surface fibronectin, CF，高度不溶, 主要存在于细胞外基质和细胞表面。CF在细胞表面装配，沉积在细胞外基质（包括某些基膜）, 主要由间质细胞分泌,34,有许多

7、结合位点，可结合ECM成分或细胞 每条肽链约含2450aa，构成5-7个有特定功能的球形结构域 各结构域之间的肽段可折曲，对蛋白酶敏感 具有三肽序列Arg-Gly-Asp（RGD）结合活性部位，是细胞表面各种FN受体识别并结合的最小单位，但并非FN所特有,细胞外基质的主要组成成分 纤粘连蛋白,FN结构特点,FN电镜,纤维状糖蛋白， 由2个相似的亚单位构成二聚体，二聚体C端以二硫键相连， “V”形，活动度大 其中PF为二聚体， CF为二聚体交联后形成的多聚体,35,Heparin-and-fibrin-binding domain,Collagen-binding domain,Fibrin-b

8、inding domain,Cell-binding domain,Heparin-binding site,Fibrin-binding site,RGD stands for the cell binding site sequence: Arg-Gly-Asp,人的FN分子 含有两条相似多肽，两多肽由C端二硫键相连,细胞外基质的主要组成成分 纤粘连蛋白,结合肝素、纤维蛋白的结构域,结合胶原的结构域,结合纤维蛋白的结构域,结合细胞的结构域,结合肝素的结构域,结合纤维蛋白的结构域,36,FN及其通过整合素蛋白与细胞内骨架系统结合,FN功能 黏着 迁移,细胞外基质的主要组成成分 纤粘连蛋白,介

9、导细胞-细胞外基质 的黏着 与细胞的迁移：在黏着斑处FN受体（如 整联蛋白）通过FN与细胞外基质相连，通过黏着斑的形成于解离，影响细胞骨架的组装与去组装，促进细胞迁移 在胚胎发生期引导细胞迁移及细胞分化 在组织创伤中，PF可结合血浆纤维蛋白，在伤口处吸引成纤维细胞平滑肌细胞、和内皮细胞向伤口迁移，形成肉芽组织 FN与疾病 肾小球炎 恶性肿瘤中的FN受体异常，细胞黏着能力下降,38,层粘连蛋白（laminin，LN） 是胚胎发育中出现的最早的细胞外基质成分，为糖蛋白，含糖13-28%。结构复杂，功能多样,细胞外基质的主要组成成分 层粘连蛋白,LN分子结构,-链,-链,球形结构域,缠绕的 -螺旋结

10、构域 domain,-链,Laminin-1 结构,39,高分子糖蛋白，分子量820-850Da，300nm长 由三条多肽组成的异三聚体 一条重链与两条轻链以二硫键相连，呈不对称十字结构：三条短臂（ N-端）、一条长臂,细胞外基质的主要组成成分 层粘连蛋白,至少有8个细胞结合位点，结合上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞、神经元、神经鞘细胞、肿瘤细胞等 是一个大的蛋白家族，现已鉴定出8种不同一级结构序列的LN亚单位,40,LN的功能,细胞外基质的主要组成成分 层粘连蛋白,基膜的主要成分 具有RGD序列，被各种细胞识别，从而固定在基膜上 在早期胚胎中保持细胞间的黏附、细胞的极性、及细胞的分化具有重要意义 LN与疾病 糖尿病基底膜的改变,41,基膜/基底膜（basal lamina 或basement membrane）是细胞外基质的特化的柔软、坚韧的网膜结构 一般厚40-120nm， 位于上皮细胞或内皮细胞基底部，或包绕在肌细胞、雪旺氏细胞周围，将细胞与结缔组织隔离,细胞外基质的主要组成成分 基膜,Basal lamina,