Nelle interazioni juxtacrina, le proteine della cellula induttrice interagiscono con le proteine del recettore delle cellule rispondenti adiacenti. L’induttore non si diffonde dalla cellula che lo produce. Esistono tre tipi di interazioni juxtacrine:
1) Una proteina su una cellula si lega al recettore corrispondente sulla cellula proprio accanto ad essa.
2) Un recettore su una cellula si lega al suo ligando sulla matrice extracellulare emessa da un’altra cellula.
3) Il segnale viene trasmesso dal citoplasma di una cellula attraverso il citoplasma a una cellula adiacente.
La segnalazione juxtocrina è un tipo di comunicazione intercellulare trasmessa da oligosaccaridi, lipidi o componenti proteici di una membrana cellulare. Molti segnali juxtocrine influenzano la cellula che emette o le cellule adiacenti vicine. Un segnale juxtocrine si verifica tra le cellule vicine che hanno ampie macchie di membrane plasmatiche strettamente opposte collegate da canali transmembrana noti come connexons. A differenza di altri tipi di segnalazione cellulare, come paracrina ed endocrina, la segnalazione juxtacrina richiede il contatto fisico tra le due cellule coinvolte.
Ci sono tre tipi di segnalazione modalità di juxtacrine interazioni:
Il Pathway di Notch
La matrice Extracellulare
Giunzioni di Gap
Il Pathway di Notch
Tacca di proteine sono attivate da cellule che esprimono il Delta, Frastagliate o Seghettata proteine nelle membrane cellulari ed è presente nella maggior parte degli organismi pluricellulari. Una proteina tacca si estende attraverso la membrana cellulare e ha un compartimento esterno esposto agli esterni, che è dove entra in contatto con proteine Delta, frastagliate o seghettate che sporgono da una cellula adiacente. Una volta attaccato ad uno di questi leganti, le proteine della tacca subiscono un cambiamento conformazionale che gli permette di essere tagliato da una proteasi. La porzione scissa entra nel nucleo e si lega a un fattore di trascrizione inattivo della famiglia CSL. Quando legati alla proteina Notch, i fattori di trascrizione CSL attivano i loro geni bersaglio.
Esistono quattro diversi recettori notch nei mammiferi: NOTCH1, NOTCH2, NOTCH3 e NOTCH4. Il recettore notch è una proteina del recettore transmembrana a passaggio singolo.
Scoperto nel 1917 da Thomas Hunt Morgan, il gene Notch è stato notato nelle lame alari di un ceppo della mosca della frutta Drosophila melanogaster. Ulteriori analisi sono state condotte in quanto l’analisi molecolare e il sequenziamento hanno avuto luogo negli 1980.
La via di segnalazione di una proteina Notch è importante per la comunicazione cellula-cellula che avviene durante la vita embrionale e negli adulti. Svolge un ruolo in:
1.) Funzione neurale e sviluppo
2.) Omeostasi della valvola cardiaca insieme ad altre ripercussioni nei disturbi che coinvolgono il sistema cardiovascolare
3.) Specificazione del lignaggio cellulare del pancreas endocrino ed esocrino
4.) Regolazione del destino cellulare nelle ghiandole mammarie in diverse fasi di sviluppo
5.) stabilizzazione del destino endoteliale arterioso e angiogenesi (la crescita di nuovi vasi sanguigni da vasi preesistenti).
6.) regolazione della comunicazione cellulare cruciale tra endocardio e miocardio durante la formazione della valvola primordiale e lo sviluppo e la differenziazione ventricolare.
7.) influenzare le decisioni del destino binario delle cellule – tra lignaggi secretori e assorbenti nello stomaco
8.) l’espansione del compartimento delle cellule staminali ematopoietiche durante lo sviluppo osseo e la partecipazione al lignaggio osteoblastico che deduce un potenziale ruolo terapeutico per Notch nella rigenerazione ossea e nell’osteoporosi
La malattia che coinvolge Notch signalling include: T-ALL (leucemia linfoblastica acuta a cellule T), CADASIL (Arteriopatia autosomica dominante celebrale con infarti sub-corticali e Leucoencefalofia), Sclerosi multipla (SM), Tetralogia di Fallot, sindrome alagile e altre malattie.
La matrice extracellulare come fonte di segnali critici di sviluppo
La matrice extracellulare è costituita da macromolecole secrete dalle cellule nel loro ambiente immediato. Le macromolecole formano una regione di materiale non cellulare nelle regioni tra le cellule. La matrice extracellulare è costituita da collagene, proteoglicani e una varietà di molecole di glicoproteina specializzate come fibronectina e laminina. Queste due molecole di glicoproteina sono responsabili dell’organizzazione della matrice e delle cellule in una struttura ordinata.
La fibronectina è un grande dimero di glicoproteina sintetizzato da numerosi tipi di cellule. La sua funzione è quella di fungere da molecola adesiva generale che collega le cellule l’una all’altra e ad altri substrati come collagene e proteoglicani. Ha diversi siti di legame distinti e la loro interazione con le molecole appropriate provoca un corretto allineamento delle cellule con la matrice extracellulare.File: immagine PBB Protein FN1.jpg
La laminina insieme al collagene di tipo IV è un componente importante di un tipo di matrice extracellulare chiamata lamina basale. La laminina svolge un ruolo nell’assemblaggio della matrice extracellulare, promuovendo l’adesione e la crescita cellulare, cambiando la forma cellulare e permettendo la migrazione cellulare. La capacità di una cellula di legarsi alla laminina e alla fibronectina dipende dalla sua espressione di un recettore della membrana cellulare per il sito di legame cellulare di queste grandi molecole. I complessi del recettore della fibronectina legano la fibronectina all’esterno della cellula e legano le proteine del citoscheletro all’interno della cellula. I complessi del recettore della fibronectina coprono la membrana cellulare e uniscono due tipi di matrici. All’esterno, si lega alla fibronectina della matrice extracellulare, mentre all’interno funge da sito di ancoraggio per i microfilamenti di actina che muovono la cellula. Queste proteine recettoriali sono note come integrine perché integrano scaffold extracellulari e intracellulari, consentendo loro di lavorare insieme. Sul lato extracellulare, le integrine si legano a una sequenza di arginina-lisina-aspartato (RGD), mentre sul lato citoplasmatico, le integrine si legano alla talina e all’alfa actina, due proteine che si collegano ai filamenti di actina. Il doppio legame consente alle cellule di muoversi contraendo microfilamenti di actina contro una matrice extracellulare fissa. Il legame delle integrine alla matrice extracellulare può stimolare la via RTK-Ras. Quando un’integrina su una membrana cellulare di una cellula si lega alla fibronezione o al collagene secreto da una cellula vicina, le integrine possono attivare le cascate di tirosina chinasi attraverso un complesso proteico adattatore che collega le integrine a una proteina Ras G. Trasmissione diretta di segnali attraverso giunzioni Gap
Giunzioni gap, chiamato anche nexus, sono costituiti da proteine connexin e servono come canali di comunicazione tra le cellule adiacenti. Sei connexins identici nel gruppo della membrana compongono un connexon (hemichannel) e due connexons compongono una giunzione di lacuna. Il complesso di canali di una cellula si connette al complesso di canali di un’altra cellula, consentendo di unire il citoplasma di entrambe le cellule. Quando due connessioni identiche si uniscono per formare una giunzione gap, si chiama una giunzione gap omotipica. Quando c’è un connessone omomerico e un connessone eteromerico che si uniscono o due connessoni eteromerici si uniscono, si chiama giunzione di gap eterotipico. Le proprietà delle giunzioni gap includono:
1.) Consentono la comunicazione elettrica diretta tra celle
2.) Consentono la comunicazione chimica tra le cellule attraverso la trasmissione di piccoli secondi messaggeri
3.) Permettono alle molecole più piccole di 1.000 Dalton di passare attraverso
4.) Assicurarsi che le molecole e le correnti che passano attraverso la giunzione del gap non colino nello spazio intracellulare.
