Ламінін є білок , який є позаклітинною матрицею базальної мембрани епітеліальних тканин у хребетних. Цей тип білка забезпечує зв'язуючу підтримку між клітинами сполучної тканини, завдяки чому вони функціонують при злитті та ущільненні їх.
Як правило, ламініни відповідають за впорядкування складної білкової мережі, що складається з позаклітинної матриці або базальної мембрани тканин. Ламініни зазвичай зустрічаються з білками, такими як колаген, протеоглікани, ентактини та сульфати гепарану.
Ламініни та їхня участь у базальній мембрані хребетних (Джерело: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) через Wikimedia Commons)
Ця складна базальна мембрана, упорядкована ламінами, відокремлює епітеліальні частини тканин, тобто кожен позаклітинний матрикс відокремлює ендотелій від мезотелію, а позаклітинний матрикс мезотелію відокремлює цей шар від епітелію.
Багато досліджень показало, що експресія мутованих генів ламініну є потенційно летальною для клітини, оскільки вони також відповідають за регуляцію майже всіх складних взаємодій, що відбуваються в базальній мембрані.
Існує велике розмаїття сімейства ламінових у всіх хребетних. Вони різняться за складом, формою, функцією та походженням. У одного і того ж індивіда в різних тканинах можна знайти різні ламініни, кожен адаптований до середовища тканини, яка його виражає.
Характеристика ламінінів
Мономери або одиниці ламініну складаються з гетеротримеру з трьох різних ланцюгів глікопротеїну. Ці білки містять багато різних доменів (мультидоменів) і є важливою частиною раннього ембріонального розвитку тканин.
Поширена форма ламінінів - це свого роду «хрест» або «Y», хоча деякі мають форму довгого бруска з чотирма гілками. Ця невелика варіація дозволяє кожному виду ламініну регулювати належну інтеграцію з будь-якого положення тканини.
Ламініни мають високу молекулярну масу, яка може змінюватись в залежності від типу ламініну, від 140 до 1000 кДа.
Загалом, кожна базальна мембрана має один або більше різних типів ламінінів всередині неї, і деякі вчені пропонують, що ламініни визначають значну частину фізіологічної функції мембран фундаменту тканини, де вони знаходяться.
У хребетних тварин знайдено щонайменше 15 різних типів ламінінів, віднесених до сімейства, оскільки вони утворюються з одних і тих же тримерів, але з різними комбінаціями. У безхребетних тварин виявлено від 1 до 2 різних тримерів.
Сучасні дослідження говорять про те, що ламініни всіх хребетних тварин виникли шляхом диференціювання ортологічних генів, тобто всі гени, які кодують ламініни, мають спільне походження від безхребетних тварин.
Будова
Незважаючи на велику кількість функцій, які регулюють ламіни, вони мають досить просту структуру, яка здебільшого зберігається серед відомих різних типів.
Кожен ламінін складається з трьох різних ланцюгів, переплетених один з одним, утворюючи своєрідне «переплетене волокно». Кожна з трьох ланцюгів ідентифікується як альфа (α), бета (β) та гамма (γ).
Формування тримеру кожного ламініну залежить від об'єднання С-кінцевої області кожної з його ланцюгів. Усередині кожної молекули ці ланцюги з’єднуються через пептидні зв’язки та три мости дисульфіду, які надають структурі велику механічну міцність.
Принципова схема структури ламініну (Джерело: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) через Wikimedia Commons)
Спостереження, зроблені за допомогою електронної мікроскопії типових мономерів ламініну, детально пояснюють, що структура є різновидом асиметричного хреста, який має довге плече приблизно 77 нм (нанометрів), що характеризується чіткою глобулярною формою на одному з його кінців.
Крім того, спостерігаються три коротких кронштейна, два приблизно на 34 нм і один приблизно на 48 нм. Кожна рука закінчується кулеподібним кінцем, схожим на головний ланцюг, але менших розмірів.
Різниця між різними типами ламінінів в основному пояснюється відмінностями в ланцюгах α, які можуть скластись щонайменше трьома різними способами; хоча в даний час виявлено зміни для всіх ланцюгів:
- 5 різних варіацій або ланцюгів ламінаміну α
- 3 варіації β-ланцюгів
- 3 варіації для γ ланцюгів
Особливості
Найважливіша і найчастіше вивчена функція ламінінів - це взаємодія з рецепторами, які закріплюються в клітинних мембранах клітин, що прилягають до базальних мембран, де вони знаходяться.
Ця взаємодія змушує ці білки брати участь у регуляції численних клітинних дій та сигнальних шляхів. Слід зазначити, що їх функції залежать від їх взаємодії із специфічними рецепторами на клітинній поверхні (багато мембранних рецепторів в даний час класифікуються відповідно до їх здатності зв'язуватися з ламінами).
Цілігри - це рецептори, які взаємодіють з ламінами, а «неінтегринові» рецептори - це ті, які не мають здатності зв'язуватися з цими білками. Більшість рецепторів типу "неінтегрин" - це протеоглікани, деякі дистроглікани або синдекани.
Дозрівання тканин органів тіла відбувається із заміною ранніх ламінінів, які спочатку розміщувались у базальній мембрані тканин, що складали ювенальні органи.
Серед ламінінів найбільш вивченим є тип ламініну-1, який безпосередньо пов'язаний із зростанням аксонів практично будь-якого типу нейрону в умовах in vitro, оскільки вони регулюють рух «конуса росту» в поверхня нейронів.
Номенклатура та види
Біохіміки вважають сімейство ламінових дуже великим білковим сімейством, з якого мало хто з його членів досі відомий. Однак сучасні інструменти дозволять побачити нові типи ламінування за короткий час.
Кожен з таких білків ідентифікується числом, починаючи з 1 і закінчуючи нумерацією на 15 (ламінін-1, ламінін-2… ламінін-15).
Також використовується інший тип номенклатури, який вказує на тип ланцюга, який має кожен ламінін. Наприклад, ламінамін-11 складається з ланцюга альфа (α) -5, ланцюга бета (β) -2 та ланцюга гамма (γ) -1, тому його можна назвати ламініном-521.
Крім того, кожен ламін класифікується за функцією, з якою він пов'язаний, а також відповідно до конкретної тканини організму, в якій він бере участь. Деякі приклади ламінінів:
- Ламіна-1: бере участь у розвитку епітелію
- Ламінін-2: бере участь у міогенному розвитку всіх тканин, периферичної нервової системи та матриксу клубочків.
- Ламіна-3: бере участь у міо-сухожильних з'єднаннях
- Ламіна-4: працює в нервово-м’язових з'єднаннях і в мезангіальній матриці клубочків
- Ламінін-5, 6 і 7: вони діють переважно на епідермальні тканини.
Список літератури
- Майнер, JH та Юрченко, PD (2004). Ламінін функціонує в морфогенезі тканин. Ану. Преподобний осередок розвитку біол., 20, 255-284.
- Расмуссен, DGK, & Karsdal, MA (2016). Ламініни. У біохімії колагенів, ламінінів та еластину (с. 163-196). Академічна преса.
- Сасакі, Т., Фасслер, Р., Хогенстер, Е. (2004). Ламінін: суть базової мембрани. Журнал клітинної біології, 164 (7), 959-963.
- Timpl, R., Engel, J., & Martin, GR (1983). Ламінін - багатофункціональний білок мембран фундаменту. Тенденції біохімічних наук, 8 (6), 207-209.
- Timpl, R., Rohde, H., Robey, PG, Rennard, SI, Foidart, JM, & Martin, GR (1979). Ламінін - глікопротеїн із базальних мембран. Журнал біологічної хімії, 254 (19), 9933-9937.
- Триггвасон, К. (1993). Сімейство ламінових. Сучасна думка з клітинної біології, 5 (5), 877-882.