第七章細胞粘附分子

第一節細胞外基質粘附分子第二節細胞表面粘附分子第七章細胞粘附蛋白

多細胞生物組織細胞間填充著由多種蛋白質和多糖等組成的胞外基質（extracellularmatrix,ECM），連接細胞并交織成網絡結構，交織其間的細胞可沿著網絡移動。細胞粘附分子：

胞外基質分子：膠原、纖連蛋白（fibronectin,Fn）、層連蛋白(laminin,Ln)、玻連蛋（vitronectin,Vn）、骨橋蛋白(osteopontin,Op）等；細胞表面粘附分子：整聯蛋白(integrin)、鈣粘蛋白（cadherin）層連蛋白受體（lamininreceptor,Ln-R）、細胞間粘附分子（intercellularadhesionmolecule,ICAM）、血管細胞粘附分子（vascularcelladhesionmolecule,VCAM）、選凝素（selectin）、CD44(clusterofdifferentiation)

等；一般認為，“細胞外基質-整合素-細胞骨架系統”是細胞感受重力的主要亞細胞結構。第七章細胞粘附蛋白表皮和真皮中細胞間的相互作用分子第七章細胞粘附蛋白一些組織（如皮膚）的胞外基質只是一層薄膜，稱基膜（Basementmembrane）。如腎小球基膜,如同一張多孔濾膜，只允許血液中水分子及小分子化合物進入腎小管。Basementmembraneinkidneyglomerolushumanskin第七章細胞粘附蛋白ECM與細胞間的粘附作用糖氨聚糖第七章細胞粘附蛋白幾種細胞粘附分子及其互作方式第七章細胞粘附蛋白第一節胞外基質粘附分子

一、纖連蛋白二、層連蛋白第七章細胞粘附蛋白一、纖連蛋白（fibronectin,Fn）

1.Fn的一般特征

2.Fn的結構和基因

3.Fn的聚糖結構

4.Fn的功能第七章細胞粘附蛋白

纖連蛋白（Fn）是一種多功能糖蛋白，存在于基質、基膜及各種體液中,主要由成纖維細胞分泌。多個結構域：肝素、膠原、纖維蛋白、蛋白聚糖、肌動蛋白、DNA乃至細胞等專一性結合結構域。

Fn功能:細胞形態、組織器官整體性，細胞粘附、移動、增殖、分化、吞噬等功能相關。第七章細胞粘附蛋白1.纖連蛋白（Fn）的特征

據分布的不同分成兩種類型形式：

①血漿Fn：存在于血漿，呈二聚體，可溶。②

細胞Fn：分泌并定位于細胞表面或進入胞外基質，呈多聚體，僅在pH<3或>10.5時才溶解。亞單位相對分子量22萬－25萬

，含糖量為5－12%，已鑒定了20種纖連蛋白多肽。

第七章細胞粘附蛋白2.Fn的分子結構和基因Ⅰ型：兩個鏈內二硫鍵

,含41-52個aa，兩個相連的指圈，分子內重復出現12次，同源性為18-60%.Ⅱ型：兩個鏈內二硫鍵，含60個aa的指圈結構，分子中有2次重復，前后毗鄰，同源性約50%Ⅲ型:由90AA組成,不含組氨酸、二硫鍵，多次重復，同源性僅為

30%;與多種整聯蛋白和肝素結合

.①分子結構:有3種內在同源序列（internalsequencehomology）

第七章細胞粘附蛋白纖連蛋白分子的結構域RGD:存在于多種胞外基質分子中，已知67種蛋白質中有RGD序列，12種整聯素依賴RGD。

eg.將RGD固定于鈦合金種植體表面，促進成骨細胞對鈦合金的粘附，提高種植義齒的成功率。Eg.RGD環肽與藥物結合，靶向治療癌癥。第七章細胞粘附蛋白②Fn基因

Fn是單一基因產物，產生多種mRNA剪接體（人多達10種）。

通常血漿型Fn分子中兩個單體相差95個氨基酸，原因：同一外顯子的5’端存在兩個剪接位點。

細胞結合結構域和肝素結合結構域之間含有270個核苷酸的完整外顯子，稱作額外結構域（extradomain），編碼完整的Ⅲ型同源結構（EⅢ），為細胞型Fn所特有。

Fn基因高度保守，其中C端27個氨基酸是絕對保守（人和牛40個AA相同）。第七章細胞粘附蛋白纖連蛋白基因的細胞特異性剪接成纖維細胞：表達Fn的兩個額外結構域（EⅢB、EⅢA），故可與

整聯蛋白受體結合，使Fn粘附于細胞表面。肝細胞：不表達Fn的額外結構域，故Fn不能粘附在細胞表面而進入血液循環（血漿型Fn）。額外結構域第七章細胞粘附蛋白③Fn與細胞結合

Fn借助分子中細胞結合結構域與多種細胞結合，分子中GRGDS（Gly,Arg,Gly,Asp,Ser）序列使分子與細胞的結合效率提高。目前發現RGD序列可廣泛用于提高醫學材料生物相容性、抗血凝、治腫瘤、舒血管、材料表面內皮化等方面，是一種極具發展潛力的肽類藥物。

第七章細胞粘附蛋白3.Fn的聚糖結構

Fn可有8-10條N-聚糖，也可不帶聚糖。

Fn含一條O-GalNAc聚糖。

不同形式Fn的功能部分與糖鏈結構差異有關。

Fn的糖基化與其溶解度和抵抗蛋白酶的作用有關。第七章細胞粘附蛋白4.Fn的功能

Fn對肝素、膠原、纖維蛋白、蛋白聚糖、肌動蛋白、DNA乃至細胞等都具有很高的親和力，從而引發一系列體液內或細胞內的變化。

Fn對細胞的作用.通過細胞膜表面的受體-整連蛋白完成的。使Fn－受體－細胞骨架蛋白連成一體.第七章細胞粘附蛋白①Fn與細胞的粘附和移動

胞內：與Fn結合的細胞含有豐富的肌動蛋白。Fn受體的胞內結構域與粘著斑蛋白（vinculin）和踝蛋白（talin）結合，從而形成網絡，維持細胞的形態。胞外：Fn與其他ECM成分交織成一個疏松的網狀結構，使細胞能沿著網狀纖維而移動（如神經元）。Fyn第七章細胞粘附蛋白②Fn與細胞分化

骨髓是造血細胞增殖、分化的場所，含大量Fn，尤其在造血集落區，提示Fn可能幫助造血細胞粘附到基質上，影響細胞的成熟。實驗：紅系母細胞及分化不完全的網織紅細胞能特異地粘附于鋪有Fn的平皿上，隨著紅細胞分化成熟,Fn親和力逐漸失去，這是因為細胞成熟過程中Fn受體的丟失或修飾。

紅細胞分化：紅系定向祖細胞-原紅母細胞-幼紅細胞-網織紅細胞-成熟紅細胞。

第七章細胞粘附蛋白③Fn與血凝及損傷修復

血凝反應：纖維蛋白網狀結構與血液中纖連蛋白結合，形成更堅固的血凝塊。

組織損傷時，成纖維細胞及免疫系統細胞（包括巨噬細胞）移動至損傷部位。此過程需要Fn分子參與。④

Fn聚糖的作用保護Fn免遭蛋白酶水解.

與胚胎期某些細胞的移動和細胞到達靶部位有關.第七章細胞粘附蛋白二、層連蛋白（laminin,Ln）

基膜含有Ⅳ型膠原、硫酸肝素蛋白聚糖、巢蛋白（entactin）和層連蛋白。Ln也稱Ⅳ型膠原基質。第七章細胞粘附蛋白①分子結構及功能域

Ln是多結構域糖蛋白，Mr900kD;3條多肽鏈（A、B1和B2）通過二硫鍵連接，呈十字型。A鏈:C端為一龐大的球形結構，為硫酸肝素結合位點；B1鏈:N端兩小球構成Ⅳ型膠原結合區;B2鏈:N端小球結合膠原或硫酸酯；三股鏈形成的中間區域可與許多細胞表面的整連蛋白結合。1.層連蛋白（Ln）的結構第七章細胞粘附蛋白②層連蛋白的糖鏈

Ln含糖達12-15%，絕大部分的聚糖是復合型N-聚糖，結構形式多樣。

糖鏈特征：末端半乳糖，也有唾液酸和多聚乙酰氨基乳糖結構。

具有組織和種族特異性第七章細胞粘附蛋白2.層連蛋白的功能

Ln介導上皮細胞及內皮細胞與基膜粘連，從而影響細胞的生長、分化和運動；

Ln與某些疾病，如糖尿病、腎病、類風濕性關節炎、感染等有關；對腫瘤細胞的浸潤、轉移可能有重要作用；

Ln的聚糖參與細胞的粘附和鋪展，與凝集素樣受體結合，如雞神經干細胞的移動。第七章細胞粘附蛋白原生殖細胞(綠色)沿著腸系膜背側移動然后發育成性腺。紅色為Ln，與細胞的移動有關。神經脊細胞紅細胞淋巴細胞原始胚細胞第七章細胞粘附蛋白第二節細胞表面粘附分子

一、整連蛋白（纖連蛋白,玻連蛋白,層黏連蛋白等受體）

二、層連蛋白受體

三、鈣粘蛋白

四、免疫球蛋白家族

五、CD44

六、血管地址素

七、選凝素第七章細胞粘附蛋白

與細胞粘附有關的細胞膜受體種類頗多，其中包括整連蛋白(integrin)家族、層連蛋白受體、鈣粘蛋白(cadherin)、選凝素家族、免疫球蛋白家族（如神經細胞黏附分子，NCAM）、選凝素（selectin）、D44(分化簇)和血管地址素等

.

第七章細胞粘附蛋白一、整連蛋白（Integrin）結構和組織細胞分布2.整連蛋白與細胞骨架蛋白3.整聯蛋白介導信號轉導第七章細胞粘附蛋白

①整連蛋白的分子結構

整連蛋白為α和β亞基形成的異源二聚體。

α亞基：已發現17種亞型，Mr在120kD-185kD之間;

β亞基：已發現9種亞型,Mr在90kD-110kD之間。

可組成25種整連蛋白分子。

α和β亞基都是Ⅰ型跨膜糖蛋白。絕大多數情況下，C端胞內肽段很短，小于50個氨基酸（除β4亞基>1000個氨基酸外）。

α和β亞基的N端胞外肽段以非共價形成二聚體。兩亞基均含豐富的二硫鍵，具有緊密的折疊結構，利于抵抗蛋白酶水解。1、結構和組織細胞分布

第七章細胞粘附蛋白

α亞基近N端有7AA重復同源序列（KXGFFKR）肽段，組成七葉β螺旋槳結構，與連蛋白活性的調節有關。外側3-4同源序列含Asp-X-Asp-X-Asp-Gly-X-X-Asp，為結合二價陽離子所必需,二價陽離子影響配體的親和力和專一性。整連蛋白配體3類：

ECM成分：纖連蛋白,玻連蛋白,層黏連蛋白等)；免疫球蛋白類黏附分子：如ICAM(胞間黏附分子)、VCAM(血管細胞黏附分子)

血清游離蛋白分子：如血清纖維蛋白原。第七章細胞粘附蛋白整連蛋白的結構

亞基還原，可產生兩個肽段第七章細胞粘附蛋白②組織細胞表達分布

大部分組織可表達：α1β1、α2β1、α3β1和

α6β1整連蛋白，與膠原和層連蛋白(Ln)結合；

α5β1整連蛋白與Fn結合，除大血管內皮細胞外，大部分組織表達量很少；

α5亞基在表皮細胞高度表達，主要與β5和β6組合成二聚體；

白細胞主要含β2亞基，也有α4β1、α4β7、

α5β1和α6β1；

血小板的整連蛋白僅為α2bβ3．第七章細胞粘附蛋白2.整連蛋白與細胞骨架蛋白

含β1亞基的整連蛋白：介導細胞與細胞外基質成分之間的粘附。含β2亞基的整連蛋白：存在于各種白細胞表面，介導細胞間的相互作用。

β3亞基的整連蛋白：存在于血小板表面，介導血小板的聚集，并參與血栓形成。

β4可與肌動蛋白及其相關蛋白質結合。

α6β4整連蛋白以層連蛋白為配體,參與半橋粒（hemidesmosome)

一種細胞銜接點，即整連蛋白的胞外結構域與細胞外基質相連，將上皮細胞基質與下層基膜連接。第七章細胞粘附蛋白α6β4整聯蛋白以層連蛋白為配體，參與半橋粒形成。半橋粒與橋粒相比有兩點不同∶一是參與連接的跨膜蛋白不是鈣粘蛋白而是整聯蛋白；二是整聯蛋白的胞外結構域不是與相鄰細胞的整聯蛋白相連而是同胞外基質相連。第七章細胞粘附蛋白整聯蛋白與細胞骨架蛋白的結合粘附啟動時，骨架蛋白在粘著斑（focaladhesion，細胞骨架和質膜的特化結構）質膜內側有機聚集，如粘著斑蛋白二聚化，再與踝蛋白(talin，而粘著帶無踝蛋白)，樁蛋白（paxillin）、張力蛋白和α輔肌動蛋白等相連。第七章細胞粘附蛋白3.整聯蛋白介導的信號轉導

整聯蛋白的信號轉導由粘著斑復合物形成而開始，與整聯蛋白信號相關的許多蛋白質參與了生長因子受體介導的信號轉導

整聯蛋白可引起蛋白酪氨酸磷酸化，該酶稱為酪氨酸蛋白激酶（TPK），也稱粘著斑激酶(focaladhesionkinase,FAK）粘著斑連接第七章細胞粘附蛋白粘著斑激酶的結構和信號轉導第七章細胞粘附蛋白二、層連蛋白受體

層連蛋白受體（Ln-R）較廣泛地分布于各種細胞表面。已知的有17種，據其結構以及Ln作用方式,可分為整連蛋白類(部分整連蛋白組合以Ln為配體)和非整連蛋白兩大類：①整連蛋白類:八種:a1β1、a2β1、a3β1、a6β1、

a7β1、a6β4、a5β3、a3β2、。②非整連蛋白類：9種:大多為糖結合蛋白，與層連蛋白的親和力普遍高于整聯蛋白。第七章細胞粘附蛋白三、鈣粘蛋白

鈣粘蛋白（cadherin）:一類依賴鈣的跨膜細胞粘附分子，在胞間連接、維持組織形態及胚胎組織分化等方面起重要作用

鈣粘蛋白:Ⅰ型膜蛋白,為唾液酸化的糖蛋白，含723-748個氨基酸，具多種形式，50-60同源%。第七章細胞粘附蛋白鈣粘蛋白的結構

結構分4個部分：信號肽，細胞外片段（5個功能區），跨膜片段，細胞內片段胞外近N端：3個含有鈣結合部位；最外側功能區：His-Ala-Val三肽與該功能區的胞間粘附相關；C端：通過與胞內α、β、γ連環蛋白（catenin）等分子結合，將鈣粘蛋白結合到骨架蛋白-肌動蛋白絲上．catenin第七章細胞粘附蛋白

鈣粘蛋白通過同嗜性結合方式,介導鈣離子依賴性細胞粘附。

鈣粘蛋白是哺乳動物胚胎發育期細胞—細胞聯合的重要粘附因素，不僅參與胚胎早期的致密效應，而且涉及胚胎晚期的組織分化.同嗜性結合第七章細胞粘附蛋白鈣粘蛋白介導ECM與細胞質之間的信號轉導第七章細胞粘附蛋白鈣粘蛋白的組織分布

根據鈣粘蛋白的組織分布，可分3類：表皮細胞(E)、神經細胞(N)和胎盤(P)。

鈣粘蛋白的表達隨組織分化、胚胎發育而變化。成人幾乎所有表皮細胞都可表達E和P鈣粘蛋白。

P鈣粘蛋白也可在滋養層細胞、心、肺和小腸表達；

N鈣粘蛋白除在神經系統出現外，在肺、心、骨骼肌、晶體、胚胎中胚層和神經外胚層也有表達。第七章細胞粘附蛋白鈣粘蛋白與橋粒連接：指相鄰兩個細胞間的連接第七章細胞粘附蛋白四、免疫球蛋白超家族

免疫球蛋白超家族(Ig-superfamily,Ig-SF)細胞粘附分子，是一類含免疫球蛋白樣結構域的蛋白質，一般不依賴于Ca2＋。包括:

細胞抗原性相關分子:

組織相容性抗原、CD4、CD8和其他T細胞受體。

神經生長發育相關分子:神經細胞粘附分子（N-CAM）,有20多種。

白細胞投送相關分子:胞間粘著分子（I-CAM）、血管細胞粘著分子

(V-CAM）、血小板內皮細胞粘著分子（PE-CAM）。

信號轉導相關分子:集落刺激因子1受體、血小板源生長因子(PDGF）受體等。第七章細胞粘附蛋白Ig-SF分子特征:

通常由70-110個氨基酸組成，內含7-9個β折疊結構，兩個相鄰的β折疊借二硫鍵相連,此類細胞粘附分子均具有共同的免疫球蛋白樣結構.第七章細胞粘附蛋白五、CD441982年，國際協作組，將白細胞分化抗原命名為分化群(clusterofdifferentiation,CD)。人CD的序號從CD1命名至CD247（現在350），大致可劃分為13個組。

CD44:是一組分布極廣泛的細胞表面跨膜糖蛋白,能與多種配體分子結合,介導細胞-細胞、細胞-胞外基質間的粘附過程.

Mr.85-160kDa,Mr150kD以上的CD44主要出現于表皮細胞和間皮細胞，充當透明質酸的受體.第七章細胞粘附蛋白

CD44含有相同的跨膜結構域、胞內肽段和胞外N末端序列；差異之處為胞外域.

CD44功能：淋巴細胞歸巢（lymphocytehoming），介導淋巴細胞歸巢的粘附分子，稱為淋巴細胞歸巢受體（LHR）。過程涉及淋巴細胞活性、淋巴細胞生成和同種或異種細胞的粘附等機制.

第七章細胞粘附蛋白與T細胞識別粘附活化有關的CD分子與B細胞識別、粘附、活化有關的CD分子BCR:B細胞抗原受體；ITAM: