Laminin ir proteīns, kas ir ārpusšūnas matricu bazālo membrānu epitēlija audiem mugurkaulniekiem. Šis olbaltumvielu veids nodrošina saistošu atbalstu starp saistaudu šūnām, lai tie funkcionētu to saliedēšanā un sablīvēšanā.
Parasti lamīni ir atbildīgi par sarežģītā olbaltumvielu tīkla pasūtīšanu, kas veido ārpusšūnu matricu vai audu pagraba membrānu. Laminīni parasti tiek saistīti ar tādiem proteīniem kā kolagēns, proteoglikāni, entaktīni un heparāna sulfāti.
Lamīni un to dalība mugurkaulnieku pagraba membrānā (Avots: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0), izmantojot Wikimedia Commons)
Šī sarežģītā pagraba membrāna, ko pasūta lamīni, atdala audu epitēlija daļas, tas ir, katra ārpusšūnu matrica atdala endotēliju no mezotelija un mezotelija ārpusšūnu matrica atdala šo slāni no epitēlija.
Daudzi pētījumi liecina, ka mutēto laminīna gēnu ekspresija šūnai ir potenciāli nāvējoša, jo tie ir atbildīgi arī par gandrīz visu sarežģīto mijiedarbību regulēšanu, kas notiek pagraba membrānā.
Visos mugurkaulniekos ir liela laminīnu ģimeņu daudzveidība. Tie atšķiras pēc sastāva, formas, funkcijas un izcelsmes. Tajā pašā indivīdā, dažādos audos, var atrast dažādus lamīnus, katrs no tiem ir pielāgots audu videi, kas to izsaka.
Lamīnu raksturojums
Laminīna monomērus vai vienības veido trīs dažādu glikoproteīnu ķēžu heterotrimers. Šie proteīni satur daudz dažādu domēnu (multidomains) un ir būtiska audu agrīnas embrionālās attīstības sastāvdaļa.
Lamīnu kopīgā forma ir sava veida "krusts" vai "Y", lai gan dažiem ir gara stieņa forma ar četrām zarām. Šīs mazās variācijas ļauj katram laminīna veidam regulēt pareizu integrāciju no jebkuras vietas audos.
Lamīniem ir augsta molekulmasa, kas var mainīties atkarībā no laminīna veida, no 140 līdz 1000 kDa.
Parasti katrā pagraba membrānā ir viens vai vairāki dažādi laminīnu veidi, un daži zinātnieki ierosina, ka laminīni nosaka lielu daļu audu pagraba membrānu fizioloģiskās funkcijas, kur tie atrodas.
Mugurkaulniekiem ir atrasti vismaz 15 dažādu veidu lamīni, kas klasificēti ģimenē, jo tie ir veidoti no vieniem un tiem pašiem trimeriem, bet ar dažādām kombinācijām. Ir atrasts bezmugurkaulniekiem no 1 līdz 2 dažādiem trimeriem.
Pašreizējie pētījumi liecina, ka visu mugurkaulnieku laminīni radās, diferencējot ortoloģiskos gēnus, tas ir, visiem gēniem, kas kodē laminīnus, ir kopīga izcelsme no bezmugurkaulniekiem.
Uzbūve
Neskatoties uz lielo funkciju skaitu, ko regulē lamināri, tām ir diezgan vienkārša struktūra, kas lielākoties tiek saglabāta starp visiem zināmajiem veidiem.
Katru laminīnu veido trīs dažādas savstarpēji savītas ķēdes, kas veido sava veida "savijušās šķiedras". Katru no trim ķēdēm identificē kā alfa (α), beta (β) un gamma (γ).
Katra laminīna trimmera veidošanās ir atkarīga no katras tās ķēdes C-termināla apgabala savienības. Katrā molekulā šīs ķēdes ir savienotas pārī, izmantojot peptīdu saites un trīs disulfīdu tiltus, kas piešķir struktūrai lielu mehānisko izturību.
Lamināta struktūras shematiska diagramma (Avots: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0), izmantojot Wikimedia Commons)
Novērojumi, kas veikti ar tipisku laminīna monomēru elektronu mikroskopiju, ir parādījuši, ka struktūra ir sava veida asimetrisks krusts, kura garā roka ir aptuveni 77 nm (nanometri), kurai vienā pusē ir izteikta globāla forma.
Turklāt tiek novērotas trīs īsās rokas: divas pie aptuveni 34 nm un viena pie aptuveni 48 nm. Katra roka beidzas riņķveida galā, līdzīgi kā galvenā ķēde, bet mazāka.
Atšķirība starp dažāda veida lamīniem galvenokārt ir saistīta ar atšķirībām α ķēdēs, kuras var salocīt vismaz trīs dažādos veidos; lai arī šobrīd visām ķēdēm ir noteiktas atšķirības:
- 5 dažādas laminīna α variācijas vai ķēdes
- 3 β ķēžu variācijas
- 3 variācijas γ ķēdēm
Iespējas
Vissvarīgākā un visbiežāk pētītā lamīnu funkcija ir mijiedarbība ar receptoriem, kas paši noenkurojas uz šūnu membrānām, kas atrodas blakus pagraba membrānām, kur tās atrodamas.
Šī mijiedarbība izraisa šo olbaltumvielu iesaistīšanos vairāku šūnu aktivitāšu un signalizācijas ceļu regulēšanā. Jāpiemin, ka to funkcijas ir atkarīgas no mijiedarbības ar specifiskiem receptoriem uz šūnu virsmas (daudzi membrānas receptori pašlaik tiek klasificēti pēc to spējas saistīties ar laminīniem).
Integrīni ir receptori, kas mijiedarbojas ar laminīniem, un "neintegrīni" receptori ir tie, kuriem nav iespēju saistīties ar šiem proteīniem. Lielākā daļa “ne-integrīna” tipa receptoru ir proteoglikāni, daži distroglikāni vai sindekāni.
Ķermeņa orgānu audu nobriešana notiek, aizstājot agrīnos laminīnus, kas sākotnēji tika izvietoti audu pagraba membrānā, kas veidoja nepilngadīgos orgānus.
Starp laminīniem visvairāk tiek pētīts laminīns-1, kas ir tieši saistīts ar praktiski jebkura veida neironu aksonu augšanu in vitro apstākļos, jo tie regulē "augšanas konusa" kustību neironu virsma.
Nomenklatūra un veidi
Bioķīmiķi laminīnu ģimeni uzskata par ļoti lielu olbaltumvielu saimi, par kuru joprojām ir zināmi daži tās locekļi. Tomēr mūsdienu rīki ļaus īsā laikā pamanīt jauna veida lamīnus.
Šādus proteīnus identificē ar skaitli, sākot ar 1 un beidzot skaitli ar skaitli 15 (laminin-1, laminin-2… laminin-15).
Tiek izmantots arī cits nomenklatūras tips, kas norāda ķēdes veidu, kāds ir katram laminīnam. Piemēram, laminīns-11 sastāv no alfa (α) -5 ķēdes, beta (β) -2 ķēdes un gamma (γ) -1 ķēdes, tāpēc to var nosaukt par laminin-521.
Turklāt katrs laminīns tiek klasificēts pēc funkcijas, ar kuru tas ir saistīts, kā arī pēc tā ķermeņa īpašajiem audiem, kurā tas piedalās. Daži laminēšanas piemēri:
- Lamina-1: iesaistīts epitēlija attīstībā
- Laminīns-2: iesaistīts visu audu, perifērās nervu sistēmas un glomerulu matricas miogēnā attīstībā.
- Lamina-3: piedalās mio-cīpslu krustojumos
- Lamina-4: darbojas neiromuskulāros krustojumos un glomerulu mezangiālajā matricā
- Laminīns-5, 6 un 7: tie iedarbojas galvenokārt uz epidermas audiem.
Atsauces
- Miner, JH, & Yurchenco, PD (2004). Laminīna funkcijas audu morfoģenēzē. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 20, 255.-284.
- Rasmusens, DGK un Karsdal, MA (2016). Laminins. Kolagēnu, lamīnu un elastīna bioķīmijā (163.-196. Lpp.). Akadēmiskā prese.
- Sasaki, T., Fässler, R., & Hohenester, E. (2004). Laminīns: pagraba membrānas kopsavilkums. The Journal of Cell Biology, 164 (7), 959-963.
- Timpl, R., Engel, J., & Martin, GR (1983). Laminīns - daudzfunkcionāls pagraba membrānu proteīns. Bioķīmisko zinātņu tendences, 8. (6), 207.-209.
- Timpl, R., Rohde, H., Robey, PG, Rennard, SI, Foidart, JM, & Martin, GR (1979). Laminīns - glikoproteīns no pagraba membrānām. Journal of Biological Chemistry, 254 (19), 9933–9937.
- Tryggvason, K. (1993). Lamininu ģimene. Pašreizējais viedoklis šūnu bioloģijā, 5 (5), 877-882.