ett halvt sekel av forskning och >75 000 publikationer har cementerat integrins grundläggande roll som viktiga ledningar för kommunikation mellan den extracellulära miljön och det inre av celler. Genom att fungera som cellytreceptorer för många extracellulära ligander är integrinaxi och heterodimerer av sackaros integrerat involverade i de fysiologiska och patofysiologiska svaren hos praktiskt taget alla celltyper. Överdriven eller undertryckt ligandbindning till integriner är inblandad i många sjukdomar, inklusive cancer, inflammation och hjärt-kärlsjukdomar.
från de tidigaste studierna av integriner på blodkroppar blev det uppenbart att deras förmåga att fungera som funktionella receptorer måste kontrolleras tätt. Integriner på blodplättar och leukocyter måste snabbt passera från vilotillstånd, där de uppvisar minimal ligandbindande aktivitet till ett aktiverat tillstånd där de kan engagera ligander med hög affinitet och aviditet. Därför blev molekylerna och mekanismerna som styr integrinaktivering och har förblivit viktiga teman för forskning. Även om många modulatorer, både aktivatorer och hämmare, har beskrivits, är 2 intracellulära proteiner, taliner och kindliner nu kända för att spela viktiga roller i integrinaktivering. Taliner och kindliner binder direkt till liknande men icke-överlappande motiv i de korta cytoplasmiska svansarna av integrin-Kazakiska subenheter. Denna blivande fokuserar på kindlins; det ger en kort sammanfattning av vår nuvarande förståelse av deras struktur och funktion och förutspår sedan några framtida riktningar där forskning om kindlin-familjen sannolikt kommer att fortsätta.
Kindlins
det finns 3 kindlins hos däggdjur. Kindlin – 1 finns främst i ektodermala celler, kindlin-2 distribueras i stort sett och finns i kardiomyocyter, endotelceller och fibroblaster, och kindlin-3 begränsas främst till hematopoietiska celler. Emellertid uttrycker flera celltyper >1 kindlin. Varje kindlin är ett FERM-domäninnehållande protein, så namngivet för ett motiv som finns i protein 4.1, ezrin, radixin och monesin, som innehåller F1, F2 och F3-underdomäner. I kindlins föregås F1 av en N-terminal F0-underdomän (figur), som inte är sällsynt bland FERM-domänproteiner. Att skilja kindlins från andra FERM-domänproteiner är transektionen av F2 med en PH-domän. PH-domäner är ofta lipidbindning, och lipidbindning till kindlins hjälper till att rikta dem mot membran, en lokalisering som är viktig vid integrinaktivering. 3 kindlins familjemedlemmar liknar varandra (53% aminosyrasekvensidentitet mellan kindlin-2 och kindlin-3). Vid jämförelse av aminosyrasekvenser av kindlinerna blandas variabla regioner mellan konserverade regioner; förmodligen förmedlar de gemensamma regionerna delade funktioner bland kindlinerna och de variabla regionerna ger funktioner som är unika för de enskilda kindlinerna.1
figur. Underdomän organisation av kindlin-2. Topp, underdomäner av kindlin – 2 och deras motsvarande sekvensnummer. Botten, kristallstruktur av kindlin-2 (PDB-kod 5xpy) med underdomäner markerade. Observera att F2-N är N-terminaldelen av F2 före PH-domänen eftersom strukturen saknar PH-domän och C-terminal F2-del. Vissa regioner som undersöks markeras med pilar inklusive C-terminal helix som överbryggar F1 och F3; QW som interagerar med integrin; och clathrin box som potentiellt binder till clathrin.
det förflutna
bevis för att kindlins är integrerat involverade i integrinreglering konvergerade från flera distinkta undersökningslinjer: (1) Många in vitro-studier visade att överuttryck, knockdown eller knockout av kindlins förändrar integrinaktivering2, 3; (2) i C. elegans,frånvaron av unc – 112, kindlin-homologen, rekapitulerar fenotypen som uppstår frånvaron av homologerna av integrin-och (Integrinbundet Kinas)4; (3) mänskliga sjukdomar har associerats med mutationer/brister i kindlin-1 (Kindler syndrom ) och kindlin-3 (LADIII) och återspeglar underskott i integrinaktivering hos drabbade individer5; (4) fenotyperna hos möss där generna av kindlin-1 och kindlin-3 inaktiverades speglar noggrant de mänskliga sjukdomarna; och (5) reduktion eller knockout av enskilda kindlins leder till vävnadsspecifika patologier, i överensstämmelse med underskott i integrinaktivering. Tillsammans fastställer dessa observationer kindlins väsentliga roll i funktioner som beror på integrinaktivering.
föreliggande
ursprungligen trodde man att engagemanget av integrin-Kazaki-subenheter med huvuddomänen för talin var nödvändigt och tillräckligt för integrinaktivering. Bindning av talin gynnar en konformationell övergång av integrin från en böjd till en utökad konformation som är mer tillåtande för ligandengagemang.6 fenotyperna hos möss och människor med brister i varje kindlin fastställer emellertid deras betydelse för integrinaktivering. Vidare, vid undersökning av den tidsberoende sekvensen av händelser i bildandet av integrininnehållande framväxande fokala vidhäftningar i celler,kindlins rekryterades före talin, 7 i motsats till den förutsedda sekvensen av talin först och sedan kindlins för att slutföra aktiveringsprocessen. Två senare observationer har gett viss klarhet i kindlins roll vid aktivering. Först, rollerna för kindlins och talin i integrinaktivering är distinkta: även om talin kunde förbättra bindningen av en monovalent ligand, kunde kindlins inte uppnå detta, talin var nödvändigt för affinitetsmodulering, men kindlins krävdes för integrinklustring som ledde till aviditetsmodulering.8 eftersom integriner hos vissa LADIII-patienter inte kan stödja produktiva cellulära svar, såsom trombocytaktivering och medfödd immunitet, måste integrinklustring medierad av kindlins krävas för att montera funktionella svar. För det andra, med hjälp av celler där generna kindlin-2 och talin inaktiverades med genknockout-teknik, drogs slutsatsen att ingen av dem är tillräckliga och båda behövs för optimal integrinaktivering.9
under de senaste 5 åren har nya insikter i kindlinbiologi uppstått: de kontrollerar inte bara integrinberoende svar, men de styr också vissa cellulära svar som är oberoende av deras integrinbindning. Skillnaden beror på kapaciteten hos en kindlinbärande mutationer av dess integrinbindande Gln-Trp (QW) – sekvens i dess F3-underdomän för att fortfarande förmedla specifika funktionella svar. Dessa svar beror på kindlins kapacitet att fungera som adapterproteiner. Mer än 20 kindlin bindande partners har identifierats hittills.10 när varje ny bindningspartner identifieras expanderar repertoaren för kindlins funktioner.
framtiden
från vår nuvarande utsiktspunkt kan flera specifika områden för framtida framsteg på kindlins förutses.
högupplösta strukturer av Kindlins och dess multimolekylära komplex
ett stort framsteg i vår förståelse av kindlins tillhandahölls av kristallstrukturen hos mutant kindlin-2 i komplex med integrincytoplasmiska svansar. Som förväntat var QW inom F3-underdomänen engagerad i komplexet. Av särskild anmärkning detekterades en kindlin-2-dimer och implicerades i integrinaktivering.11 denna intressanta upptäckt måste bekräftas med en full längd kindlin. Utöver kindlins struktur i sig skulle deras komplex med andra bindande partners främja fältet avsevärt. Kryoelektronmikroskopi av molekyler som samlas med kindlins kommer att ge hög upplösning av organisationen av fokala vidhäftningskomplex.
dynamik för Integrinaktivering
mycket tvetydig är den tidsmässiga sekvensen av händelser som inträffar under montering av integrinaktivering. Tillvägagångssätt som spårar rekryteringen av bindande partners under integrin inside-out och outside-in signalering över integriner behövs. Mikroskopi med hög upplösning erbjuder möjligheten att spåra inte bara rekryteringen av molekyler till att bilda fokalkomplex utan också den tidsbestämda utgången av dessa molekyler när de tävlar om överlappande bindningsställen på integriner.
hur Kindlins medierar Integrinaktivering
den rådande modellen för talins roll i integrinaktivering är dess dissociation/separation av cytoplasmatiska svansar i cytoplasman,12 orsakar en förändring i juxtapositioneringen av transmembranspiralerna och slutligen övergångar av den extracellulära regionen från en böjd till en förlängd konformation.13 under denna process kan talin också konkurrera med filamin, en integrininaktivator14; och förskjutning av filamin kan främja integrinaktivering. Talin måste genomgå en avmaskering av dess integrinbindningsställe för att inducera dessa konformationsförändringar i integrinet.15 Kindlins roll är att klustera integriner men är dessa de enda rollerna för dessa molekyler i aktiveringsprocessen? Det återstår att se om talin också sätter in i klusterprocessen och om kindlin kan inducera konformationsförändringar med integrin heterodimeren som förbättrar integrinaktivering. Kindlins antas vara konstitutivt bundna till integriner, men ändå har en aktiverande händelse för att reglera kindlinaktivitet inte systematiskt uteslutits.
det skulle vara vanligt att avsluta en kommentar med en kort sammanfattning, men som vi har försökt förmedla är historien om kindlins fortfarande under utveckling. Det finns många områden inom kindlinbiologi som behöver mer djupgående studier. Den strukturella grunden och dynamiska involveringen av kindlins i integrinaktivering och nya integrinoberoende funktioner är uppenbara riktningar som kräver ytterligare betoning. Oförutsedda interaktioner kan ytterligare bredda kindlins roller i cellbiologi.
bekräftelser
Detta är en mycket kort kommentar till kindlins. Vi är allvarligt begränsade i längd och antal referenser som kan citeras och ber verkligen om ursäkt till kollegor vars bidrag inte kunde erkännas tillräckligt.
finansieringskällor
denna studie stöddes av National Institutes of Health grants R01 HL096062, PO1 HL073311 och P01 HL076491.
Upplysningar
Inga.
fotnoter
de åsikter som uttrycks i denna artikel är inte nödvändigtvis redaktörerna eller American Heart Association.
