fél évszázados kutatás és > 75 000 publikáció erősítette meg az integrinek alapvető szerepét, mint az extracelluláris környezet és a sejtek belseje közötti kommunikáció fő csatornáit. Azáltal, hogy számos extracelluláris ligandum sejtfelszíni receptoraként szolgál, az integrin és a heterodimerek integráltan részt vesznek gyakorlatilag minden sejttípus fiziológiai és patofiziológiai válaszában. Az integrinekhez való túlzott vagy elnyomott ligandumkötődés számos betegségben szerepet játszik, beleértve a rákot, a gyulladást és a szív-és érrendszeri betegségeket.
a vérsejteken végzett integrinek legkorábbi vizsgálataiból nyilvánvalóvá vált, hogy funkcionális receptorként való képességüket szigorúan ellenőrizni kell. A vérlemezkék és leukociták integrinjeinek gyorsan át kell jutniuk a nyugalmi állapotból, ahol minimális ligandumkötő aktivitást mutatnak, egy aktivált állapotba, ahol nagy affinitással és aviditással köthetnek ligandumokat. Ezért az integrin aktiválását szabályozó molekulák és mechanizmusok a kutatás fő témájává váltak és maradtak. Bár számos modulátort, mind aktivátort, mind inhibitort leírtak, 2 intracelluláris fehérje, Talin és kindlin, ma már ismert, hogy alapvető szerepet játszanak az integrin aktiválásában. A talinok és a kindlinek közvetlenül kötődnek hasonló, de nem átfedő motívumokhoz az integrin-ons alegységek rövid citoplazmatikus farkában. Ez a leendő a kindlinekre összpontosít; röviden összefoglalja a szerkezetük és funkciójuk jelenlegi megértését, majd előrejelzi néhány jövőbeli irányt, ahol a kindlin család kutatása valószínűleg folytatódni fog.
a Kindlinek
emlősökben 3 kindlin található. A Kindlin-1 elsősorban az ektodermális sejtekben található meg, a kindlin-2 széles körben eloszlik és megtalálható a cardiomyocytákban, az endothel sejtekben és a fibroblasztokban, és a kindlin-3 elsősorban a hematopoietikus sejtekre korlátozódik. Számos sejttípus azonban >1 kindlint expresszál. Mindegyik kindlin egy FERM domént tartalmazó fehérje, így nevezték el a protein 4.1, ezrin, radixin és monesin, amelyek F1, F2 és F3 aldomaineket tartalmaznak. A kindlinekben az F1-et egy N-terminális F0 aldomain előzi meg (ábra), amely nem ritka a FERM domén fehérjék között. A kindlinek megkülönböztetése más FERM domén fehérjéktől az F2 pH-domén általi transzekciója. A PH-domének gyakran lipidkötők, és a kindlinekhez való lipidkötés segít a membránok felé irányítani őket, ami az integrin aktiválásában fontos lokalizáció. A 3 kindlin család tagjai hasonlóak egymáshoz (53% aminosav-szekvencia azonosság a kindlin-2 és a kindlin-3 között). A kindlinek aminosav-szekvenciáinak összehasonlításakor a változó régiók összefonódnak a konzervált régiók között; feltehetően a közös régiók közvetítik a kindlinek közötti megosztott funkciókat, a változó régiók pedig az egyes kindlinek számára egyedi funkciókat adnak.1
gondoltam. A kindlin-2 aldomain szervezete. Top, a kindlin-2 Aldomainjei és a hozzájuk tartozó sorszámok. Alul, a Kindlin-2 kristályszerkezete (PDB kód 5xpy), kiemelt aldomainekkel. Vegye figyelembe, hogy az F2-N az F2 N-terminális része a PH-domén előtt, mert a szerkezetből hiányzik a PH-domén és a C-terminális F2 rész. Egyes vizsgált régiókat nyilak jelölnek ki, beleértve az F1-et és az F3-at összekötő C-terminális hélixet; QW, amely kölcsönhatásba lép az integrinnel; és clathrin doboz, amely potenciálisan kötődik a clathrinhez.
a múlt
annak bizonyítéka, hogy a kindlinek integrálisan részt vesznek az integrin szabályozásában, több különböző vizsgálati irányból konvergált: (1) számos in vitro vizsgálat kimutatta,hogy a kindlinek túlzott expressziója, leütése vagy kiütése megváltoztatja az integrin aktiválását2, 3; (2) A C. elegans-ban az unc – 112 hiánya, a kindlin homológ, összefoglalja az integrin-és a-kapcsolt kináz)4; (3) az emberi betegségeket összefüggésbe hozták a kindlin-1 (Kindler-szindróma ) és a kindlin-3 (LADIII) mutációival/hiányosságaival, és az érintett egyéneknél az integrin-aktiváció hiányait tükrözik5; (4) az egerek fenotípusai, amelyekben a kindlin-1 és a kindlin-3 géneket inaktiválták, szorosan tükrözik az emberi betegségeket; és (5) az egyes kindlin-ek csökkentése vagy kiütése szövetspecifikus patológiákhoz vezet, összhangban az integrin-aktiváció hiányával. Ezek a megfigyelések együttesen meghatározzák a kindlin alapvető szerepét az integrin aktiválásától függő funkciókban.
a jelenlegi
kezdetben úgy gondolták, hogy az integrin-alegységek összekapcsolása a talin fejdoménjével szükséges és elegendő az integrin aktiválásához. A talin kötése elősegíti az integrin konformációs átmenetét egy hajlott alakból egy kiterjesztett konformációba, amely megengedőbb a ligandum elkötelezettségére.6 azonban az egerek és az emberek fenotípusai, amelyekben az egyes fajok hiányosságai vannak, megalapozzák jelentőségüket az integrin aktiválásában. Továbbá, az integrintartalmú kialakuló fokális adhéziók képződésének időfüggő eseménysorozatának vizsgálatakor a sejtekben, kindlineket toboroztunk talin előtt, 7 ellentétben a talin elképzelt szekvenciájával, majd a kindlinekkel az aktiválási folyamat befejezéséhez. Két újabb megfigyelés egyértelműsítette a kindlinek szerepét az aktiválásban. Először is, a kindlinek és talin szerepe az integrin aktiválásban különbözik: bár talin képes volt fokozni egy monovalens ligandum kötődését, a kindlinek ezt nem tudták elérni, talin szükséges volt az affinitás modulációhoz, de kindlinekre volt szükség az aviditás modulációhoz vezető integrin klaszterezéshez.8 Mivel egyes LADIII-s betegeknél az integrinek nem képesek támogatni a produktív sejtválaszokat, például a thrombocyta aktivációt és a veleszületett immunitást, a kindlinek által közvetített integrin-csoportosulásra van szükség a funkcionális válaszok kialakításához. Másodszor, olyan sejtek felhasználásával, amelyekben a kindlin-2 és a talin géneket inaktiválták gene knockout technológiával, arra a következtetésre jutottak, hogy egyik sem elegendő, és mindkettő szükséges az optimális integrin aktiváláshoz.9
az elmúlt 5 évben újszerű betekintés jelent meg a kindlin biológiájába: nemcsak az integrin-függő válaszokat szabályozzák, hanem egyes sejtválaszokat is, amelyek függetlenek az integrinkötésüktől. A megkülönböztetés attól függ, hogy a kindlin képes-e integrinkötő GLN-Trp (QW) szekvenciájának mutációit hordozni az F3 aldomainben, hogy továbbra is specifikus funkcionális válaszokat közvetítsen. Ezek a válaszok attól függnek, hogy a kindlinek képesek-e adapterfehérjékként működni. Eddig több mint 20 kindlin kötő partnert azonosítottak.10 ahogy minden új kötő partner azonosul, a kindlins funkcióinak repertoárja kibővül.
a jövő
jelenlegi nézőpontunkból a kindlinek jövőbeli fejlődésének számos konkrét területe elképzelhető.
A Kindlinek és multimolekuláris komplexeinek nagy felbontású struktúrái
a kindlinek megértésében jelentős előrelépést jelentett a mutáns kindlin-2 kristályszerkezete integrin citoplazmatikus farokkal. Ahogy az várható volt, az F3 aldomainen belüli QW részt vett a komplexumban. Külön említésre méltó, hogy egy kindlin-2 dimert detektáltak, amely szerepet játszott az integrin aktiválásában.11 ezt az érdekes megállapítást egy teljes hosszúságú kindlinnel kell megerősíteni. A kindlinek szerkezetén túl önmagában, komplexeik más kötő partnerekkel jelentősen előmozdítanák a területet. A kindlinekkel összeszerelt molekulák krio-elektronmikroszkópos vizsgálata nagy felbontást biztosít a fokális adhéziós komplexek szervezésében.
az Integrin aktiváció dinamikája
nagyon kétértelmű az integrin aktiválás összeszerelése során bekövetkező események időbeli sorrendje. Olyan megközelítésekre van szükség, amelyek nyomon követik a kötő partnerek toborzását az integrin inside-out és outside-in jelátvitel során az integrineken keresztül. A nagy felbontású mikroszkópia lehetőséget kínál arra, hogy ne csak a molekulák toborzását kövessék fokális komplexekké, hanem ezeknek a molekuláknak az időzített kilépését is, amikor versenyeznek az integrinek átfedő kötőhelyeiért.
hogyan közvetítik a Kindlinek az Integrin aktiválást
talin szerepe az integrin aktiválásban az uralkodó modell az, hogy disszociálja/elválasztja az A-t és az a-T, 12 ami megváltoztatja a transzmembrán hélixek egymás mellé helyezését és végső soron az extracelluláris régió átmenetét a hajlítottból a kiterjesztett konformációba.13 E folyamat során a talin versenyezhet a filaminnal, az integrin inaktivátorával is14; és a filamin kiszorítása elősegítheti az integrin aktiválódását. A talinnak integrinkötési helyének leleplezésén kell átesnie, hogy kiváltsa ezeket a konformációs változásokat az integrinben.15 Kindlin szerepe az integrinek klaszterezése, de vajon ezek a molekulák egyedüli szerepei az aktiválási folyamatban? Még nem látni kell, hogy talin is beilleszkedik-e a klaszterezési folyamatba, és hogy a kindlin képes-e konformációs változásokat indukálni az integrin heterodimerrel, amely fokozza az integrin aktiválását. Feltételezzük, hogy a kindlinek alkotmányosan kötődnek az integrinekhez, de a kindlin-aktivitás szabályozásában aktiváló eseményt még nem zárták ki szisztematikusan.
szokás lenne egy kommentárt rövid összefoglalóval lezárni, de ahogy megpróbáltuk közvetíteni, kindlins története még fejlesztés alatt áll. A kindlin biológiának számos területe mélyebb tanulmányokra szorul. A kindlinek szerkezeti alapja és dinamikus részvétele az integrin aktiválásban és az új integrin-független funkciókban nyilvánvaló irányok, amelyek további hangsúlyt igényelnek. A váratlan kölcsönhatások tovább bővíthetik a kindlinek szerepét a sejtbiológiában.
Köszönetnyilvánítás
ez egy nagyon rövid kommentár kindlinsről. Nagyon korlátozottak vagyunk az idézhető hivatkozások hosszában és számában, és őszintén bocsánatot kérünk azoktól a kollégáktól, akiknek a hozzájárulását nem lehetett megfelelően elismerni.
finanszírozási források
ezt a tanulmányt a National Institutes of Health grants R01 HL096062, PO1 HL073311 és P01 HL076491 támogatta.
Közzétételek
Nincs.
lábjegyzetek
az ebben a cikkben kifejtett vélemények nem feltétlenül a szerkesztők vagy az American Heart Association véleményei.
