세포외 기질 구성

세포외 기질(ECM)은 결합 조직 및 대부분의 다른 조직 세포를 둘러싸는 비세포성 네트워크입니다. 이는 크게 두 가지 구성 요소로 이루어져 있습니다. 즉, 기질에 기계적 특성을 부여하는 섬유성 단백질과 나머지 공간을 채우는 프로테오글리칸 및 당단백질로 구성된 수화된 기저 물질입니다. 이들은 함께 기질의 강도, 탄력성 및 분자가 기질을 통해 확산되는 방식을 결정하며, 이는 결합 조직 다양성의 중심 변수가 됩니다.

Definition

세포외 기질은 세포 사이에 위치하는 분비된 거대 분자들의 네트워크로, 섬유성 단백질(특히 콜라겐과 엘라스틴), 수화된 기저 물질을 형성하는 프로테오글리칸 및 글리코사미노글리칸, 그리고 세포-기질 부착을 매개하는 피브로넥틴 및 라미닌과 같은 접착성 당단백질로 구성됩니다.

Scope

이 주제는 세포외 기질이 무엇으로 구성되어 있는지 — 섬유성 단백질, 프로테오글리칸 및 글리코사미노글리칸으로 이루어진 기저 물질, 그리고 세포를 기질에 연결하는 접착성 당단백질 — 그리고 이러한 구성 요소들이 어떻게 조직되고 교체되는지를 설명합니다. 개별 섬유 유형에 대한 자세한 내용은 콜라겐 및 탄성 섬유 주제에서 다룹니다. 이는 구조적 참고 자료이며 임상 지침이 아닙니다.

Core questions

• 세포외 기질을 구성하는 주요 분자 종류는 무엇입니까?
• 기저 물질은 구조와 기능 면에서 섬유성 구성 요소와 어떻게 다릅니까?
• 기질은 어떻게 지속적으로 합성, 재구성 및 분해됩니까?

Key concepts

• 섬유성 단백질 (콜라겐, 엘라스틴)
• 기저 물질
• 프로테오글리칸 및 글리코사미노글리칸 (GAGs)
• 수화 및 팽윤/수분 결합 특성
• 접착성 당단백질 (피브로넥틴, 라미닌)
• 기질 금속단백분해효소 및 재구성
• 매트리솜 (기질 분자의 전체 목록)

Mechanisms

기질은 세포가 주변 공간으로 분비하는 분자들로 구성됩니다. 섬유성 단백질 — 주로 콜라겐과, 탄성이 필요한 곳에는 엘라스틴 — 은 인장 강도와 탄력성을 제공합니다. 섬유 사이의 공간을 채우는 것은 기저 물질로, 프로테오글리칸(히알루론산, 콘드로이틴 황산염, 헤파란 황산염과 같은 길고 고도로 음전하를 띠는 글리코사미노글리칸 사슬을 지닌 핵심 단백질)의 젤입니다. 고정된 음전하는 물과 양이온을 끌어들여 기저 물질이 고도로 수화되고 압축에 저항하면서 영양분, 가스 및 신호 분자의 확산을 허용합니다. 피브로넥틴 및 라미닌과 같은 접착성 당단백질은 기질 구성 요소와 세포 표면 인테그린 모두에 결합하여 세포를 기질에 연결하고, 기계적 및 화학적 신호를 통합합니다. 기질은 정적이지 않습니다. 성장, 복구 및 교체 과정에서 기질 금속단백분해효소(matrix metalloproteinases)와 같은 효소에 의해 지속적으로 합성되고 분해되며 재구성됩니다.

Clinical relevance

기질 구성은 조직이 하중을 견디고, 신호를 전달하며, 복구 과정에서 재구성되는 방식에 영향을 미치므로, 변형된 ECM은 섬유증, 상처 치유 및 조직 노화에서 반복적으로 나타나는 주제입니다. 여기에 설명된 섬유, 프로테오글리칸 및 접착성 당단백질의 정상적인 목록은 건강 과학에서 이러한 변화를 해석하는 기준점입니다. 이 항목은 설명적인 내용이며 진단 또는 치료의 근거가 아닙니다.

History

조직학자들은 화학적 조성이 알려지기 오래 전부터 결합 조직의 '기저 물질'을 설명했습니다. 20세기 생화학은 수화된 젤과 같은 행동을 담당하는 프로테오글리칸과 글리코사미노글리칸, 그리고 세포를 고정하는 피브로넥틴과 같은 접착성 당단백질을 확인했습니다. 최근에는 기질이 매트리솜(matrisome)으로 포괄적으로 분류되었는데, 이는 세포외 기질을 구성하거나 관련되는 수백 가지 단백질의 목록입니다.

Seminal works

• frantz-2010
• hynes-2011
• theocharis-2016

Frequently asked questions

기저 물질과 기질의 섬유 사이의 차이점은 무엇입니까?

섬유(콜라겐, 탄성)는 기질에 강도와 탄력성을 부여하는 불용성 구조 단백질인 반면, 기저 물질은 섬유와 세포 사이의 공간을 채우고 물질이 확산되는 프로테오글리칸과 당단백질로 이루어진 수화된 젤입니다.

기저 물질이 왜 그렇게 많은 물을 함유하고 있습니까?

그것의 글리코사미노글리칸 사슬은 많은 고정된 음전하를 띠고 있어 양이온을 끌어들이고, 그와 함께 물을 끌어들여 압축에 저항하고 영양분과 신호의 확산을 허용하는 수화된 젤을 생성합니다.