Bei juxtakrinen Wechselwirkungen interagieren Proteine aus der induzierenden Zelle mit Rezeptorproteinen benachbarter antwortender Zellen. Der Induktor diffundiert nicht aus der Zelle, die ihn produziert. Es gibt drei Arten von juxtakrinen Wechselwirkungen:
1) Ein Protein auf einer Zelle bindet an den entsprechenden Rezeptor auf der Zelle direkt daneben.
2) Ein Rezeptor auf einer Zelle bindet an seinen Liganden auf der extrazellulären Matrix, die von einer anderen Zelle abgegeben wird.
3)Das Signal wird vom Zytoplasma einer Zelle durch das Zytoplasma zu einer benachbarten Zelle übertragen.
Juxtocrine Signaling ist eine Art interzellulärer Kommunikation, die durch Oligosaccharid-, Lipid- oder Proteinkomponenten einer Zellmembran übertragen wird. Viele juxtokrine Signale beeinflussen die emittierende Zelle oder die benachbarten Zellen in der Nähe. Ein juxtokrines Signal tritt zwischen benachbarten Zellen auf, die ausgedehnte Flecken eng gegenüberliegender Plasmamembranen aufweisen, die durch Transmembrankanäle, die als Connexone bekannt sind, miteinander verbunden sind. Im Gegensatz zu anderen Arten der Zellsignalisierung, wie parakrine und endokrine, erfordert juxtakrine Signalisierung physischen Kontakt zwischen den beiden beteiligten Zellen.
Es gibt drei Arten von Signalmodi für juxtakrine Wechselwirkungen:
Der Notch-Signalweg
Die extrazelluläre Matrix
Gap Junctions
Der Notch-Signalweg
Notch-Proteine werden von Zellen aktiviert, die die Delta-, gezackten oder gezackten Proteine in ihren Zellmembranen exprimieren, und sind in den meisten mehrzellige Organismen. Ein Kerbenprotein erstreckt sich durch die Zellmembran und hat ein äußeres Kompartiment, das den Außenseiten ausgesetzt ist, wo es Delta-, gezackte oder gezackte Proteine berührt, die aus einer benachbarten Zelle herausragen. Wenn sie an einen dieser Liganden gebunden sind, erfahren Notch-Proteine eine Konformationsänderung, die es ermöglicht, von einer Protease geschnitten zu werden. Der gespaltene Teil tritt in den Kern ein und bindet an einen inaktiven Transkriptionsfaktor der CSL-Familie. Wenn die CSL-Transkriptionsfaktoren an das Notch-Protein gebunden sind, aktivieren sie ihre Zielgene.
Bei Säugetieren gibt es vier verschiedene Notch-Rezeptoren: NOTCH1, NOTCH2, NOTCH3 und NOTCH4. Der Notch-Rezeptor ist ein Single-Pass-Transmembran-Rezeptor-Protein.
Das 1917 von Thomas Hunt Morgan entdeckte Notch-Gen wurde in den Flügelblättern eines Stammes der Fruchtfliege Drosophila melanogaster festgestellt. Weitere Analysen wurden durchgeführt, da die molekulare Analyse und Sequenzierung in den 1980er Jahren stattfand.
Der Signalweg eines Notch-Proteins ist wichtig für die Zell-Zell-Kommunikation, die während des embryonalen Lebens und bei Erwachsenen stattfindet. Es spielt eine Rolle in:
1.) Neuronale Funktion und Entwicklung
2.) Herzklappenhomöostase zusammen mit anderen Auswirkungen bei Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems
3.) Zelllinienspezifikation des endokrinen und exokrinen Pankreas
4.) Regulation des Zellschicksals in Brustdrüsen in mehreren Entwicklungsstadien
5.) stabilisierung der arteriellen Endothelfunktion und Angiogenese (das Wachstum neuer Blutgefäße aus bereits bestehenden Gefäßen).
6.) regulation der entscheidenden Zellkommunikations-ev ents zwischen Endokard und Myokard während der Bildung der Urklappe und der ventrikulären Entwicklung und Differenzierung.
7.) beeinflussung binärer Schicksalsentscheidungen von Zellen – zwischen sekretorischen und absorptiven Linien im Magen
8.)erweiterung des hämatopoetischen Stammzellkompartiments während der Knochenentwicklung und Beteiligung an der Osteoblastenlinie, was auf eine mögliche therapeutische Rolle von Notch bei der Knochenregeneration und Osteoporose schließen lässt
Krankheiten, die Notch-Signale beinhalten, umfassen: T-ALL (T-Zell-akute lymphatische Leukämie), CADASIL (Celebrale autosomal-dominante Arteriopathie mit subkortikalen Infarkten und Leukoenzephalopathie), Multiple Sklerose (MS), Fallot-Tetralogie, Alagile-Syndrom sowie andere Krankheiten.
Die extrazelluläre Matrix als Quelle kritischer Entwicklungssignale
Die extrazelluläre Matrix besteht aus Makromolekülen, die von Zellen in ihre unmittelbare Umgebung sezerniert werden. Makromoleküle bilden eine Region aus nichtzellulärem Material in den Regionen zwischen den Zellen. Die extrazelluläre Matrix besteht aus Kollagen, Proteoglykanen und einer Vielzahl spezialisierter Glykoproteinmoleküle wie Fibronektin und Laminin. Diese beiden Glykoproteinmoleküle sind für die Organisation der Matrix und der Zellen in einer geordneten Struktur verantwortlich.
Fibronektin ist ein großes Glykoprotein-Dimer, das von zahlreichen Zelltypen synthetisiert wird. Es hat die Funktion, als allgemeines Adhäsionsmolekül zu dienen, das Zellen miteinander und mit anderen Substraten wie Kollagen und Proteoglykanen verbindet. Es hat mehrere unterschiedliche Bindungsstellen und ihre Wechselwirkung mit geeigneten Molekülen führt zu einer korrekten Ausrichtung der Zellen an der extrazellulären Matrix.Datei: PBB Protein FN1 Bild.jpg
Laminin ist zusammen mit Kollagen Typ IV ein Hauptbestandteil einer Art extrazellulärer Matrix, der Basallamina. Laminin spielt eine Rolle beim Aufbau der extrazellulären Matrix, fördert die Zelladhäsion und das Zellwachstum, verändert die Zellform und ermöglicht die Zellmigration. Die Fähigkeit einer Zelle, an Laminin und Fibronektin zu binden, hängt von ihrer Expression eines Zellmembranrezeptors für die Zellbindungsstelle dieser großen Moleküle ab. Fibronektin-Rezeptorkomplexe binden Fibronektin an der Außenseite der Zelle und binden die Zytoskelettproteine an der Innenseite der Zelle. Fibronektin-Rezeptor-Komplexe überspannen die Zellmembran und vereinen zwei Arten von Matrices. Außen bindet es an Fibronektin der extrazellulären Matrix, während es innen als Verankerungsstelle für Aktinmikrofilamente dient, die die Zelle bewegen. Diese Rezeptorproteine sind als Integrine bekannt, da sie extrazelluläre und intrazelluläre Gerüste integrieren und so zusammenarbeiten können. Auf der extrazellulären Seite binden Integrine an eine Arginin-Lysin-Aspartat (RGD) -Sequenz, während auf der zytoplasmatischen Seite Integrine an Talin und Alpha-Aktin binden, zwei Proteine, die sich mit Aktinfilamenten verbinden. Die duale Bindung ermöglicht es den Zellen, sich zu bewegen, indem sie Aktin-Mikrofilamente gegen eine feste extrazelluläre Matrix kontrahieren. Die Bindung von Integrinen an die extrazelluläre Matrix kann den RTK-Ras-Weg stimulieren. Wenn ein Integrin auf einer Zellmembran einer Zelle an das Fibronil oder Kollagen bindet, das von einer benachbarten Zelle sezerniert wird, können Integrine Tyrosinkinase-Kaskaden durch einen adapterproteinartigen Komplex aktivieren, der die Integrine mit einem Ras-G-Protein verbindet. Direkte Übertragung von Signalen durch Gap Junctions
Gap Junctions, auch Nexus genannt, bestehen aus Connexin-Proteinen und dienen als Kommunikationskanäle zwischen benachbarten Zellen. Sechs identische Connexine in der Membrangruppe bilden ein Connexon (Hemichannel) und zwei Connexone bilden einen Gap Junction. Der Kanalkomplex einer Zelle verbindet sich mit dem Kanalkomplex einer anderen Zelle, wodurch das Zytoplasma beider Zellen verbunden werden kann. Wenn zwei identische Connexons zusammenkommen, um einen Lückenübergang zu bilden, wird er als homotypischer Lückenübergang bezeichnet. Wenn ein homomeres Connexon und ein heteromeres Connexon zusammenkommen oder sich zwei heteromere Connexone verbinden, spricht man von einem heterotypischen Gap Junction. Zu den Eigenschaften von Gap Junctions gehören:
1.) Sie ermöglichen eine direkte elektrische Kommunikation zwischen Zellen
2.) Sie ermöglichen die chemische Kommunikation zwischen Zellen durch Übertragung von Small Second Messenger
3.) Sie lassen Moleküle kleiner als 1.000 Dalton
4 passieren.) Stellen Sie sicher, dass Moleküle und Ströme, die durch den Gap Junction passieren, nicht in den intrazellulären Raum gelangen.
