1、第十三章 細胞銜接 嚴密銜接粘合帶橋粒間隙銜接/通訊銜接半橋粒粘著斑鈣粘素整聯蛋白選擇素基膜中間纖維肌動蛋白纖維細胞銜接細胞粘連細胞銜接與細胞粘連細胞銜接與細胞粘連 細胞銜接Cell Junction 細胞銜接細胞銜接(cell junctions) 是人是人和動物體內除血細胞和結締組和動物體內除血細胞和結締組織等外織等外 ，相鄰細胞之間、細胞，相鄰細胞之間、細胞與細胞外基質之間在質膜接觸與細胞外基質之間在質膜接觸區域特化構成的銜接構造。區域特化構成的銜接構造。嚴密銜接錨定銜接通訊銜接 嚴密銜接嚴密銜接tight junctions/ occluding junctions) 錨定銜接錨定銜接

2、 (anchoring junctions) 通訊銜接通訊銜接 (communication junctions) 細胞銜接Cell Junction 嚴密銜接 嚴密銜接嚴密銜接tight junctions/ occluding junctions 嚴密銜接形狀構造嚴密銜接形狀構造透射電鏡：在嚴密銜接處，相鄰兩質膜以斷續的點連在一同掃描電鏡顯示，兩個相鄰細胞膜上的嵴線由跨膜蛋白陳列構成的條索，將細胞間隙封鎖 細胞銜接Cell Junctions 嚴密銜接嚴密銜接方式圖嚴密銜接冷凍蝕刻圖嚴密銜接透射電鏡圖 細胞銜接Cell Junction 嚴密銜接形狀構造冷凍蝕刻顯示：分支糖蛋白顆粒形生長鏈

3、，封鎖相鄰兩個細胞膜，構成嚴密銜接嚴密銜接蛋白顆粒在脂雙層的胞質面P面連成的嵴網，在脂雙層的質膜面E面有與嵴網對應互補的溝，構成有如拉鏈一一對應的網狀構造，稱封鎖索 sealing strandE面P面封鎖索將兩個相鄰的質膜封鎖索將兩個相鄰的質膜聯絡在一同聯絡在一同相鄰細胞的質膜封鎖索環繞每個上皮細胞的頂部，將相鄰細胞嚴密銜接在一同各種組織的嚴密銜接對一些小分子的密封程度有所不同，這與封鎖索的層數有關：腎小管 1-2層， 胰腺腺泡細胞 3-4層，小腸上皮細胞 4-6層 已分別出數十種參與嚴密銜接構成的跨膜蛋白，如已分別出數十種參與嚴密銜接構成的跨膜蛋白，如 封鎖蛋白封鎖蛋白(claudin)

4、密封蛋白密封蛋白occludin zonula occluden (ZO)細胞銜接Cell Junction 嚴密銜接 生化成分Claudin Occludin 質膜 嚴密銜接功能嚴密銜接功能細胞銜接Cell Junction 嚴密銜接Blood 腸腔嚴密銜接 相鄰細胞質膜 細胞間隙 細胞外液 葡萄糖載體蛋白 Na+-驅動的共運輸 把相鄰上皮細胞縫合在一同封鎖上皮細胞的間隙，構成與外界隔離的封鎖帶如 血腦屏障、血睪屏障防止上皮細胞膜蛋白與膜脂分子側向分散，維持上皮細胞的極性經過妨礙細胞頂部和側底部側面和底部的膜蛋白相互挪動，保證物質轉運的方向性。同時，經過防止小分子物質從細胞側底部細胞之間的空

5、隙返流。如在小腸上皮內 錨定銜接錨定銜接Anchoring junctions ：細胞銜接Cell Junction 錨定銜接 有細胞骨架參與，存在于細胞之間 或者細胞與細胞外基質之間 的細胞銜接 分布廣泛，尤其在機械受力部位:肌肉細胞、皮膚細胞等細胞骨架錨定銜接細胞外基質 錨定銜接中的錨定銜接中的2大類構造蛋白大類構造蛋白細胞銜接cell junction 錨定銜接跨膜粘連蛋白跨膜粘連蛋白 (transmembrane adhension proteins) 其其胞質區域銜接一個或多個胞質區域銜接一個或多個細胞內錨定蛋白，其細胞細胞內錨定蛋白，其細胞外區域與細胞外基質或另外區域與細胞外基質或

6、另一個細胞的跨膜粘連蛋白一個細胞的跨膜粘連蛋白的細胞外區域相互作用的細胞外區域相互作用細胞內錨定蛋白細胞內錨定蛋白 intracellular anchor proteins 在在細胞膜的胞質面構成一個突出的斑，并將銜接復合體與細胞膜的胞質面構成一個突出的斑，并將銜接復合體與肌動蛋白纖維肌動蛋白纖維/中等纖維相連中等纖維相連 細胞內錨定蛋白 跨膜粘連蛋白 據參與的細胞骨架類型和錨定部位，錨定銜接可分為：據參與的細胞骨架類型和錨定部位，錨定銜接可分為： 粘合銜接粘合銜接adhering junctions :由肌動蛋白纖維介導由肌動蛋白纖維介導的錨定銜接的錨定銜接 粘合帶粘合帶 adhesion

7、 belt，位于上皮細胞嚴密銜接的下，位于上皮細胞嚴密銜接的下方，相鄰質膜間隙方，相鄰質膜間隙 15-30nm，經過跨膜粘連蛋白，經過跨膜粘連蛋白鈣鈣粘素粘素(cadherin)，相互粘合鈣粘素屬于鈣離子依賴細胞，相互粘合鈣粘素屬于鈣離子依賴細胞粘附分子，在質膜中構成同源二聚體粘附分子，在質膜中構成同源二聚體 銜接方式：肌動蛋白纖維銜接方式：肌動蛋白纖維-細胞內錨定蛋白細胞內錨定蛋白-鈣粘素鈣粘素-鈣粘鈣粘素素-細胞內錨定蛋白細胞內錨定蛋白-肌動蛋白纖維，構成的一個延續的肌動蛋白纖維，構成的一個延續的帶狀構造帶狀構造 其細胞內其細胞內 錨定蛋白有多種，如錨定蛋白有多種，如 、連環蛋白連環蛋白c

8、atenins、 -輔肌動蛋白輔肌動蛋白(actinin)、紐蛋白、紐蛋白(vinculin)等，錨定肌動蛋白纖維等，錨定肌動蛋白纖維 細胞銜接Cell Junction 錨定銜接 將細胞外環境與肌動蛋白纖維相連提供一個潛在的信號通路鈣粘素細胞外肌動蛋白纖維銜接-catenin到肌動蛋白絲的蛋白，如-catenin 連環蛋白細胞銜接Cell Junction 錨定銜接 粘合銜接粘合帶粘合帶-輔肌動蛋白連環蛋白 位于上皮細胞嚴密銜接的下方，是相鄰細胞之間構成的一個延續的帶狀構造。如 小腸上皮細胞的粘合帶細胞銜接Cell Junction 錨定銜接 粘合銜接基底面相鄰細胞的質膜嚴密銜接腸腔微絨毛微

9、絨毛內的肌動蛋白纖維粘合帶鈣粘素 黏著斑adhesion plaque / focal adhesions 位于上皮細胞基底部，是細胞與細胞外基質之間構成的粘合銜接。細胞銜接Cell Junction 錨定銜接 粘合銜接其跨膜粘連蛋白是整聯蛋白integrins，或叫 整合素其細胞內錨定蛋白有： 踝蛋白talin、 -輔肌動蛋白(actinin)、細絲蛋白(filamin)、紐蛋白(vinculin)等銜接方式：細胞外基質纖粘連蛋白、膠原-整聯蛋白-錨定蛋白-肌動蛋白纖維。見于細胞粘合或細胞運動。在細胞運動或有絲分裂中，為動態構造，可快速解聚；如：體外培育細胞、肌肉和肌腱， 樁蛋白Paxill

10、in 肌動蛋白纖維Actin filament -輔肌動蛋白-Actinin Focal adhesion kinase DNA 膠原纖連蛋白紐蛋白Vinculin 踝蛋白Talin 細胞核 細胞銜接Cell Junction 錨定銜接 粘合銜接整聯蛋白亞基整聯蛋白亞基 黏著斑黏著斑跨膜粘連蛋白細胞內錨定蛋白 橋粒銜接橋粒銜接desmosomes 細胞銜接Cell Junction 錨定銜接 其紐扣狀的細胞內構造，作為中等纖維的錨定位點，從而將細胞錨定在一同，構成一個可以接受很強張力的構造。分布在 皮膚、心肌、消化道、膀胱、子宮和陰道橋粒/點橋粒 (spot desmosomes) 相鄰細胞接

11、觸點上紐扣裝的構造，相鄰細胞質膜間隙約30nm 細胞銜接Cell Junction 錨定銜接 橋粒鈣粘素家族 蛋白細胞內錨定蛋白組成的橋粒斑細胞間隙中間纖維橋粒電鏡圖橋粒電鏡圖橋粒方式圖橋粒方式圖 銜接方式：中間纖維伸向橋粒斑，被更細的纖維系在橋粒斑上，然后返折構成袢環構造，跨膜粘連蛋白與橋粒斑相連，胞外部分與相鄰的跨膜銜接蛋白經過依賴鈣離子的粘合機制將兩個細胞銜接在一同其中間纖維在心肌中是 結蛋白絲(desmin filaments)，在上皮細胞中是角蛋白絲(keratin filaments細胞銜接Cell Junction 錨定銜接 橋粒 橋粒芯糖蛋白Desmoglein 橋粒芯膠蛋白

12、Desmocollin橋粒珠蛋白Plakoglobin 橋粒斑蛋白橋粒斑蛋白Desmoplakin 中間纖維中間纖維細胞外細胞外胞質胞質 跨膜粘連蛋白 鈣粘素細胞銜接Cell Junction 錨定銜接 橋粒細胞內錨定蛋白橋粒斑亦稱胞質斑，細胞內錨定蛋白，直徑約0.5m，由橋粒珠蛋白(plakoglobin)和橋粒斑蛋白 (desmoplakin)組成跨膜粘連蛋白屬鈣粘素家族，如 * 橋粒芯糖蛋白(desmoglein) * 橋粒芯膠蛋白(desmocollin)天皰瘡(pemphigus)患者本身產生 抗 橋粒跨膜粘連蛋白，導致橋粒破壞，組織液經過細胞間隙滲入皮膚，引起嚴重的皮膚水泡橋粒分子

13、構造圖橋粒分子構造圖 廣泛存在于皮膚,消化道,子宮,子宮頸,心肌等處，銜接細胞并有強的抗張抗壓作用相關疾病：天皰瘡 組成胞質斑的細胞內錨定蛋白含有網蛋白(plectin)，與中間纖維相連跨膜粘連蛋白是整聯蛋白包括64 ，可與基底膜的 層粘連蛋白 結合把上皮細胞與其下方的基膜銜接在一同，防止機械力呵斥上皮與下方的組織剝離大泡性性天皰瘡(bullous pemphigoid)細胞銜接Cell Junction 錨定銜接 橋粒半橋粒電鏡半橋粒電鏡 致密的橋粒斑半橋粒 (hemi-desmosomes 上皮與基膜或稱 基底膜之間的銜接安裝，構造僅為橋粒的一半 細胞銜接Cell Junction 錨定銜

14、接 半橋粒中間纖維中間纖維 Intermediate filament含有網蛋白plectins的橋粒斑基底膜層粘連蛋白膠原Collagen fiber VII型膠原絲 Type VII collagen fibrils 細胞質 細胞外 質膜整聯蛋白半橋粒構造半橋粒構造 錨定銜接的比較銜接種類膜蛋白黏合分子膜蛋白的配體細胞骨架錨定纖維銜接對象黏合帶黏著斑橋粒半橋粒鈣黏素鈣黏素鈣黏素鈣黏素微絲微絲中間纖維中間纖維細胞-細胞細胞-細胞細胞-細胞外基質細胞-細胞外基質a5b1整合素a6b4整合素纖黏連蛋白等層黏連蛋白等 通訊銜接通訊銜接 (Communication Junction) 大多數組織相

15、大多數組織相鄰細胞膜上的鄰細胞膜上的特殊通道，以特殊通道，以實現細胞間電實現細胞間電信號和化學信信號和化學信號的通訊聯絡，號的通訊聯絡，從而完成群體從而完成群體細胞間的協作細胞間的協作和協調。如和協調。如 間間隙銜接和隙銜接和 化學化學突觸。突觸。細胞銜接Cell Junction 通訊銜接 間隙銜接分別的間隙銜接分別的間隙銜接負染電鏡負染電鏡間隙銜接冷凍復型間隙銜接冷凍復型 P P面面間隙銜接透射電鏡間隙銜接透射電鏡一個間隙銜接的銜接子可成千上萬 間隙銜接間隙銜接 gap junctions普遍存在于動物細胞普遍存在于動物細胞 相鄰細胞膜間有相鄰細胞膜間有2-4nm的縫隙的縫隙 其根本構造單

16、位是銜接子其根本構造單位是銜接子connexons長長7.5nm. 6nm，中央中央1.5-2nm的親水性孔道，孔由的親水性孔道，孔由6個一樣或類似的跨膜個一樣或類似的跨膜蛋白蛋白銜接子蛋白銜接子蛋白connexins, Cx細胞銜接Cell Junction 通訊銜接 間隙銜接已發現20多種銜接子蛋白，可組成異源銜接子，其通透性、可調性、導電率可不同。Connexins Connexons Homomeric Heteromeric Homotypic Heterotypic Intercellular channels 如：心肌細胞 Cx43 心臟電傳導細胞Cx40，這兩者的銜接子蛋白構成

17、間隙銜接的時，銜接子之間便沒有通訊功能間隙銜接的重要功能就是細胞通訊，即一個細胞的訊息經過化學遞質或電信號傳送給另一個細胞，使靶細胞產生相應的效應代謝偶聯metabolic coupling ，又稱化學偶聯chemical coupling：1000-1500 Da 的無機離子或水溶性小分子直接經過細胞，使代謝產物迅速平均分配到相鄰細胞中，構成代謝偶聯。這種功能在胚胎發育早期特別重要。從鼠胚的發育；神經管構成通透性可調理，pH降低、鈣離子升高均可降低甚至封鎖間隙銜接通透性。 腫瘤細胞這種功能降低或喪失細胞銜接Cell Junction 通訊銜接 間隙銜接 電偶聯electric couplin

18、g ，又稱離子偶聯ionic coupling：在具有電興奮性的細胞間，帶電離子經過銜接子，由于離子流動而產生相應電位信號變化，而引起一系列細胞生理學變化。如 心肌收縮和舒張、 小腸平滑肌收縮蠕動；神經細胞傳送動作電位、一些上皮細胞的纖毛協調擺動 化學突觸 主要存在于 神經細胞間、神經細胞與肌細胞的接觸部位 生理詳講內容細胞銜接Cell Junction 通訊銜接 橋粒半橋粒嚴密銜接縫隙銜接黏著帶黏著斑 各類銜接的比較各類銜接的比較 細胞黏附分子與細胞粘連 細胞黏附分子細胞黏附分子(cell adhesion molecules, CAM) 是廣泛存在于細胞是廣泛存在于細胞膜上的一類跨膜糖膜上

19、的一類跨膜糖蛋白，是介導細胞蛋白，是介導細胞與細胞之間、或細與細胞之間、或細胞與細胞外基質之胞與細胞外基質之間相互結合并起黏間相互結合并起黏附作用的一類細胞附作用的一類細胞外表分子。外表分子。鈣粘素鈣粘素 選擇素選擇素 整聯蛋白整聯蛋白免疫球蛋白免疫球蛋白超家族超家族 細胞粘附分子可分為三部分細胞粘附分子可分為三部分 較長胞外區，其較長胞外區，其N-端帶有糖鏈，是與配體識別部位端帶有糖鏈，是與配體識別部位 跨膜區，多為一次性跨膜蛋白跨膜區，多為一次性跨膜蛋白 胞質區，肽鏈的胞質區，肽鏈的C-端，普通較小，可與之膜下的細胞骨架端，普通較小，可與之膜下的細胞骨架成分成分 或或 胞內的信號轉導分子結

20、合，從而介導黏附胞內的信號轉導分子結合，從而介導黏附細胞黏附分子與細胞粘連 三種方式介導細胞識別與黏著三種方式介導細胞識別與黏著 同親型結合同親型結合homophilic binding同種分同種分子識別與黏著子識別與黏著 異親型結合異親型結合hetrophilic binding 異種分異種分子識別與黏著子識別與黏著 銜接分子依賴性結合銜接分子依賴性結合linker-dependent binding 依賴銜接分子介導依賴銜接分子介導 鈣粘素鈣粘素(cadherin)，也稱鈣粘蛋白，是一類依賴鈣離子的同，也稱鈣粘蛋白，是一類依賴鈣離子的同親型細胞粘附分子，在胚胎發育的細胞識別、遷移、分化親型

21、細胞粘附分子，在胚胎發育的細胞識別、遷移、分化以及組織器官的構筑中起重要作用。以及組織器官的構筑中起重要作用。細胞黏附分子與細胞粘連 分子構造分子構造 多為單次跨膜蛋白，多為單次跨膜蛋白，700-750aa(氨基酸殘基氨基酸殘基) ，常以同源二聚體的方，常以同源二聚體的方式存在式存在 胞外區胞外區 約約110aa，常折疊成，常折疊成5個反復構造域，個反復構造域，Ca2+在反復構造之間將胞外區鎖定成棒狀在反復構造之間將胞外區鎖定成棒狀構造。構造。 Ca2+越多，鈣粘素剛性構造越強越多，鈣粘素剛性構造越強 去除去除Ca2+ ，胞外區便松軟，易被蛋白酶水，胞外區便松軟，易被蛋白酶水解解 胞內部分高度

22、保守，經過附著蛋白與細胞胞內部分高度保守，經過附著蛋白與細胞骨架相連骨架相連 鈣粘素功能鈣粘素功能細胞黏附分子與細胞粘連 鈣粘素介導細胞與細胞之間的同親型細胞粘附，鈣粘素在特定組織選擇性表達胚胎、成人的組織中同類細胞的識別黏著， 如：E-鈣粘素 介導上皮細胞粘合在個體發育中影響細胞分化，參與組織器官的構成參與細胞之間穩定的特化銜接構造錨定銜接在錨定銜接過程中起調理信號的作用。如：VE-鈣粘素 選擇素選擇素selectin屬于一個膜整合糖蛋白家族，是屬于一個膜整合糖蛋白家族，是一類依賴一類依賴Ca2+的異親型細胞粘附分子，能特異性的的異親型細胞粘附分子，能特異性的識別其他細胞外表寡糖鏈中的特定糖

23、基。識別其他細胞外表寡糖鏈中的特定糖基。細胞黏附分子與細胞粘連 選擇素 L-選擇素 L-selectin 最早在淋巴細胞被發現，在各種白細胞都表達 P-選擇素 P-selectin 存在于血小板和內皮細胞 E-選擇素E-selectin 存在于上皮細胞中 選擇素分子構造選擇素分子構造 單次跨膜蛋白單次跨膜蛋白細胞黏附分子與細胞粘連 選擇素L-selectin E-selectin P-selectin Extracellular L-like domain凝集素構造域，識別特異糖基EGF-like domain表皮生長因子樣構造域Structural domain與補體蛋白同源的構造性構造域糖

24、蛋白 寡糖殘基GlcNAc GalSiAFucSO4132314糖基配體的詳細構造糖基配體的詳細構造 糖基 選擇素的功能選擇素的功能 參與白細胞與血管內皮細胞或血小板的識別與黏附，協參與白細胞與血管內皮細胞或血小板的識別與黏附，協助白細胞進入炎癥部位。助白細胞進入炎癥部位。 炎癥部位，血管內皮表達炎癥部位，血管內皮表達E -選擇素選擇素 識別白細胞和血小板的寡糖鏈，白細胞滾動運識別白細胞和血小板的寡糖鏈，白細胞滾動運動動細胞黏附分子與細胞粘連 選擇素弱黏附及滾動選擇素依賴 強黏附及遷移 整聯蛋白依賴組織內皮細胞基膜血管選擇素及整選擇素及整聯蛋白介導聯蛋白介導白細胞遷移白細胞遷移 免疫球蛋白超家

25、族免疫球蛋白超家族 immunoglobulin superfamily, IgSF 是一類分子構造中含有類似免疫球蛋白構造域是一類分子構造中含有類似免疫球蛋白構造域(Ig 構造構造域域)、不依賴、不依賴Ca 2+的細胞粘附分子的細胞粘附分子細胞黏附分子與細胞粘連 免疫球蛋白超家族 每一個Ig構造域都是由90-110aa構成的一個嚴密折疊構造，其間有二硫鍵相連 IgSF大多介導淋巴細胞和免疫應對細胞之間的特異的相互作用； 一些IgSF 介導非免疫細胞的黏著 IgSF成員復雜，包括多個粘附分子家族，如 介導同親型 神經細胞粘附分子N-CAM 介導異親型 細胞間粘附分子I-CAM、血管細胞粘附分子

26、V-CAM N-CAM 許多細胞表達，包括神經細胞 20余種 胞外區 有5個Ig-樣 構造域，與相鄰細胞以同親型方式黏著，與神經系統的發育、軸突的生長和再生、突觸的構成關系親密 細胞黏附分子與細胞粘連 免疫球蛋白超家族Ig-樣 構造域III型纖粘連蛋白構造域N-CAM分子構造分子構造N-CAM同親同親型黏著型黏著 異親型 血管細胞粘附分子V-CAM 可表達于血管內皮細胞外表，可結合白細胞外表整聯蛋白41 細胞間粘附分子 I-CAM可表達于血管內皮細胞外表，結合白細胞外表整聯蛋白L2 或巨噬細胞外表整聯蛋白M2 V-CAM I-CAM在選擇素介導的白細胞與內皮細胞的粘協作用之后，使在內皮上滾動的

27、白細胞固著于炎癥部位的血管內皮，并發生鋪展，進而分泌水解酶而穿出脈管壁。 同親型或異親型 血小板-內皮細胞粘附分子 PE-CAM 主要表達于內皮細胞和血小板PE-CAM -1即CD31表達于上皮細胞的細胞銜接處、以及血小板和白細胞 整聯蛋白又稱整合素整聯蛋白又稱整合素 integrins是一類普遍存在于脊椎動物細胞是一類普遍存在于脊椎動物細胞外表，依賴外表，依賴Ca2+或或Mg2+的異親的異親型細胞粘附分子，介導型細胞粘附分子，介導 細胞細胞-細細胞胞 或或 細胞細胞-細胞外基質的相互識細胞外基質的相互識別和黏附別和黏附細胞黏附分子與細胞粘連 整聯蛋白家族-亞基二價陽離子-亞基與細胞外基質結合富含半胱氨酸構造域 整聯蛋白是由整聯蛋白是由和和兩個亞基構