et halvt århundrede med forskning og > 75 000 publikationer har cementeret integrins grundlæggende rolle som vigtige kommunikationskanaler mellem det ekstracellulære miljø og det indre af celler. Ved at tjene som celleoverfladereceptorer for adskillige ekstracellulære ligander er integrin-og kolheterodimerer integreret involveret i de fysiologiske og patofysiologiske reaktioner fra stort set alle celletyper. Overdreven eller undertrykt ligandbinding til integriner er impliceret i mange sygdomme, herunder kræft, betændelse og hjerte-kar-sygdomme.
fra de tidligste undersøgelser af integriner på blodlegemer blev det tydeligt, at deres evne til at fungere som funktionelle receptorer skal kontrolleres tæt. Integriner på blodplader og leukocytter skal hurtigt passere fra en hviletilstand, hvor de viser minimal ligandbindende aktivitet til en aktiveret tilstand, hvor de kan engagere ligander med høj affinitet og aviditet. Derfor blev molekyler og mekanismer, der styrer integrinaktivering, og har været vigtige temaer for forskning. Selvom mange modulatorer, både aktivatorer og hæmmere, er blevet beskrevet, 2 intracellulære proteiner, taliner og kindlins, er nu kendt for at spille vigtige roller i integrinaktivering. Taliner og kindlins binder direkte til lignende, men ikke-overlappende motiver i de korte cytoplasmatiske haler af integrin-kurtiske underenheder. Denne potentielle fokuserer på kindlins; det giver en kort oversigt over vores nuværende forståelse af deres struktur og funktion og forudsiger derefter nogle fremtidige retninger, hvor forskning i kindlin-familien sandsynligvis vil fortsætte.
Kindlins
der er 3 kindlins hos pattedyr. Kindlin – 1 findes primært i ektodermale celler, kindlin-2 er bredt fordelt og findes i kardiomyocytter, endotelceller og fibroblaster, og kindlin-3 er primært begrænset til hæmatopoietiske celler. Imidlertid udtrykker flere celletyper > 1 kindlin. Hver kindlin er et FERM-domæneholdigt protein, så opkaldt efter et motiv, der findes i protein 4.1, esrin, radiksinog monesin, som indeholder F1, F2og F3 underdomæner. I kindlins er F1 forud for et N-terminal F0-underdomæne (figur), som ikke er sjældent blandt FERM-domæneproteiner. At skelne kindlins fra andre FERM-domæneproteiner er transektionen af F2 med et PH-domæne. PH-domæner er ofte lipidbinding, og lipidbinding til kindlins hjælper med at målrette dem mod membraner, en lokalisering, der er vigtig i integrinaktivering. De 3 kindlins familiemedlemmer ligner hinanden (53% aminosyresekvensidentitet mellem kindlin-2 og kindlin-3). Ved sammenligning af aminosyresekvenser af kindlins, variable regioner er blandet mellem konserverede regioner; formodentlig formidler de fælles regioner delte funktioner blandt kindlins, og de variable regioner giver funktioner, der er unikke for de enkelte kindlins.1
figur. Underdomæne organisation af kindlin-2. Top, underdomæner af kindlin – 2 og deres tilsvarende sekvensnumre. Bund, krystalstruktur af kindlin – 2 (PDB-kode 5PY) med underdomæner fremhævet. Bemærk, at F2-N er den N-terminale del af F2 før PH-domæne, fordi strukturen mangler PH-domæne og C-terminal F2-del. Visse regioner, der undersøges, fremhæves af pile, herunder C-terminal spiral, der bygger bro mellem F1 og F3; der interagerer med integrin; og clathrin-boks, der potentielt binder til clathrin.
fortiden
bevis for, at kindlins er integreret involveret i integrinregulering konvergeret fra flere forskellige undersøgelseslinjer: (1) talrige in vitro-undersøgelser viste, at overekspression,nedslagning eller knockout af kindlin ændrer integrinaktivering2, 3; (2) i C. elegans, fraværet af unc – 112, kindlin-homologen, rekapitulerer fænotypen, der opstår fraværet af homologerne for integrin-og Krishn-underenheder og ILK (integrin-underenheder), der ikke er-forbundet kinase) 4; (3) humane sygdomme er blevet forbundet med mutationer/mangler af kindlin-1 (Kindler syndrom ) og kindlin-3 (LADIII) og afspejler underskud i integrinaktivering hos berørte individer5; (4) fænotyperne hos mus, hvor generne af kindlin-1 og kindlin-3 blev inaktiveret, afspejler nøje de humane sygdomme; og (5) reduktion eller knockout af individuelle kindlins fører til vævsspecifikke patologier, der er i overensstemmelse med underskud i integrinaktivering. Sammen etablerer disse observationer kindlins væsentlige rolle i funktioner, der afhænger af integrinaktivering.
den nuværende
oprindeligt blev det antaget, at engagementet af integrin-Kris-underenheder med hoveddomænet for talin var nødvendigt og tilstrækkeligt til integrinaktivering. Binding af talin favoriserer en konformationsovergang af integrin fra en bøjet til en udvidet konformation, som er mere tilladt for ligandengagement.6 fænotyperne hos mus og mennesker med mangler af hver kindlin fastslår imidlertid deres betydning i integrinaktivering. Ved undersøgelse af den tidsafhængige sekvens af begivenheder i dannelsen af integrinholdige spirende fokale adhæsioner i celler blev kindlins rekrutteret før talin, 7 i modsætning til den forestillede sekvens af talin først og derefter kindlins for at fuldføre aktiveringsprocessen. To nyere observationer har givet en vis klarhed over kindlins rolle i aktivering. For det første er rollerne for kindlins og talin i integrinaktivering forskellige: selvom talin var i stand til at forbedre bindingen af en monovalent ligand, kunne kindlins ikke opnå dette, talin var nødvendigt for affinitetsmodulation, men kindlins var påkrævet for integrinklynger, der førte til aviditet modulation.8 Da integriner hos nogle LADIII-patienter ikke kan understøtte produktive cellulære reaktioner, såsom blodpladeaktivering og medfødt immunitet, skal integrinklyngning medieret af kindlins kræves for at montere funktionelle reaktioner. For det andet ved anvendelse af celler, hvor generne kindlin-2 og talin blev inaktiveret ved hjælp af gene knockout-teknologi, blev det konkluderet, at ingen af dem er tilstrækkelige, og begge er nødvendige for optimal integrinaktivering.9
i løbet af de sidste 5 år er der kommet ny indsigt i kindlin-biologi: de kontrollerer ikke kun integrinafhængige reaktioner, men de styrer også nogle cellulære reaktioner, der er uafhængige af deres integrinbinding. Sondringen afhænger af kapaciteten af en kindlin-bærende mutationer af dens integrinbindende Gln-Trp-sekvens i dens F3-underdomæne til stadig at formidle specifikke funktionelle reaktioner. Disse reaktioner afhænger af kindlins kapacitet til at fungere som adapterproteiner. Mere end 20 kindlin bindende partnere er blevet identificeret til dato.10 efterhånden som hver ny bindingspartner identificeres, udvides repertoiret af kindlins’ funktioner.
fremtiden
fra vores nuværende udsigtspunkt kan man forestille sig flere specifikke områder af fremtidige fremskridt på kindlins.
Højopløsningsstrukturer af Kindlins og dets multimolekylære komplekser
et stort fremskridt i vores forståelse af kindlins blev tilvejebragt af krystalstrukturen af mutant kindlin-2 i kompleks med integrin cytoplasmatiske haler. Som forventet var KV inden for f3-underdomænet involveret i komplekset. Af særlig note blev en kindlin-2 dimer detekteret og impliceret i integrinaktivering.11 Dette interessante fund skal bekræftes med en kindlin i fuld længde. Ud over strukturen af kindlins i sig selv ville deres komplekser med andre bindende partnere fremme feltet betydeligt. Cryo-elektronmikroskopi af molekyler, der samles med kindlins vil give høj opløsning af organisationen af fokale adhæsionskomplekser.
dynamik af Integrinaktivering
meget tvetydig er den tidsmæssige sekvens af hændelser, der opstår under samling af integrinaktivering. Tilgange, der sporer rekruttering af bindende partnere under integrin inside-out og outside-In signalering på tværs af integriner er nødvendig. Højopløsningsmikroskopi giver mulighed for at spore ikke kun rekruttering af molekyler til dannelse af fokalkomplekser, men også den tidsbestemte udgang af disse molekyler, da de konkurrerer om overlappende bindingssteder på integriner.
hvordan Kindlins medierer Integrinaktivering
den fremherskende model for talins rolle i integrinaktivering er dens dissociation/adskillelse af de kroatiske og kroatiske cytoplasmatiske haler,12 forårsager en ændring i sammenstillingen af transmembrane spiraler og i sidste ende overgange af det ekstracellulære område fra en bøjet til en udvidet konformation.13 under denne proces kan talin også konkurrere med filamin, en integrininaktivator14; og forskydning af filamin kan fremme integrinaktivering. Talin skal gennemgå en afmaskning af dets integrinbindingssted for at inducere disse konformationsændringer i integrinet.15 Kindlins rolle er at klynge integriner, men er disse de eneste roller af disse molekyler i aktiveringsprocessen? Det skal stadig ses, om talin også indsætter i klyngeprocessen, og om kindlin kan inducere konformationsændringer med integrin heterodimer, der forbedrer integrinaktivering. Kindlins formodes at være konstitutivt bundet til integriner, men alligevel er en aktiverende begivenhed i reguleringen af kindlin-aktivitet ikke systematisk udelukket.
det ville være sædvanligt at afslutte en kommentar med et kort resume, men som vi har forsøgt at formidle, er historien om kindlins stadig under udvikling. Der er mange områder af kindlin-biologi, der har brug for mere dybtgående undersøgelser. Det strukturelle grundlag og dynamiske involvering af kindlins i integrinaktivering og nye integrinuafhængige funktioner er åbenlyse retninger, der kræver yderligere vægt. Uventede interaktioner kan yderligere udvide kindlins roller i cellebiologi.
anerkendelser
dette er en meget kort kommentar til kindlins. Vi er meget begrænsede i længden og antallet af referencer, der kan citeres, og undskylder virkelig kolleger, hvis bidrag ikke kunne anerkendes tilstrækkeligt.
finansieringskilder
denne undersøgelse blev støttet af National Institutes of Health grants R01 HL096062, PO1 HL073311 og P01 HL076491.
Oplysninger
Ingen.
fodnoter
Udtalelserne i denne artikel er ikke nødvendigvis de af redaktørerne eller af American Heart Association.
