โมเลกุลยึดติดระหว่างเซลล์ (CAMs)

โมเลกุลยึดติดระหว่างเซลล์ (CAMs) คือโปรตีนบนผิวเซลล์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการยึดเกาะระหว่างเซลล์ด้วยกันเอง และระหว่างเซลล์กับเมทริกซ์นอกเซลล์ โดยแบ่งออกเป็นหลายตระกูล ได้แก่ แคดเฮอริน (cadherins), อินทิกริน (integrins), ซีเลคติน (selectins) และโปรตีนในกลุ่มอิมมูโนโกลบูลินซูเปอร์แฟมิลี (immunoglobulin-superfamily proteins) ซึ่งเป็นองค์ประกอบระดับโมเลกุลที่สร้างรอยต่อระหว่างเซลล์ (junctions) นำทางการเกิดรูปร่างของอวัยวะ (morphogenesis) และทำให้เซลล์สามารถจดจำและตอบสนองต่อเซลล์ข้างเคียงและสภาพแวดล้อมได้

Definition

โมเลกุลยึดติดระหว่างเซลล์คือโปรตีนที่ฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ (transmembrane) หรือเกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ (membrane-associated proteins) ซึ่งโดเมนภายนอกเซลล์ (extracellular domains) จะจับกับลิแกนด์ (ligands) บนเซลล์อื่นหรือในเมทริกซ์นอกเซลล์ ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการยึดเกาะและมักจะส่งสัญญาณข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ โดยตระกูลหลักได้แก่ แคดเฮอริน (cadherins), อินทิกริน (integrins), ซีเลคติน (selectins) และ CAMs ในกลุ่มอิมมูโนโกลบูลินซูเปอร์แฟมิลี (immunoglobulin-superfamily CAMs)

Scope

หัวข้อนี้จะสำรวจตระกูลหลักของ CAMs ความแตกต่างระหว่างการยึดเกาะที่ขึ้นกับแคลเซียมและไม่ขึ้นกับแคลเซียม ความแตกต่างระหว่างการยึดเกาะแบบโฮโมฟิลิก (homophilic) และเฮเทอโรฟิลิก (heterophilic) ความแตกต่างระหว่างการยึดเกาะระหว่างเซลล์กับเซลล์ และระหว่างเซลล์กับเมทริกซ์ รวมถึงบทบาทของ CAMs ในฐานะตัวรับสัญญาณ (signalling receptors) โดยเนื้อหานี้จัดทำขึ้นเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงและเพื่อการศึกษา ไม่ใช่คำแนะนำทางการแพทย์

Key concepts

• แคดเฮอริน (การยึดเกาะระหว่างเซลล์กับเซลล์ที่ขึ้นกับแคลเซียม)
• อินทิกริน (การยึดเกาะระหว่างเซลล์กับเมทริกซ์)
• ซีเลคติน (การยึดเกาะที่จับกับคาร์โบไฮเดรต)
• CAMs ในกลุ่มอิมมูโนโกลบูลินซูเปอร์แฟมิลี
• การยึดเกาะแบบโฮโมฟิลิกเทียบกับเฮเทอโรฟิลิก
• การยึดเกาะระหว่างเซลล์กับเซลล์เทียบกับเซลล์กับเมทริกซ์
• การส่งสัญญาณและการรับรู้แรงกลที่ขึ้นกับการยึดเกาะ

Mechanisms

CAMs แต่ละตระกูลใช้กลยุทธ์การจับที่แตกต่างกัน แคดเฮอรินทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการยึดเกาะระหว่างเซลล์กับเซลล์แบบที่ขึ้นกับแคลเซียมและส่วนใหญ่เป็นแบบโฮโมฟิลิก (homophilic) และเป็นแกนหลักของการยึดเกาะในแอดเฮอเรนส์จังชัน (adherens junctions) และเดสโมโซม (desmosomes) โดยการจับกับแคลเซียมระหว่างส่วนที่ซ้ำกันภายนอกเซลล์ (extracellular repeats) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการยึดเกาะ อินทิกรินเป็นตัวรับแบบเฮเทอโรไดเมอร์ (heterodimeric receptors) ที่จับกับลิแกนด์ในเมทริกซ์นอกเซลล์และเชื่อมโยงเมทริกซ์เข้ากับโครงร่างแอคติน (actin cytoskeleton) ซึ่งเป็นตัวกลางในการยึดเกาะระหว่างเซลล์กับเมทริกซ์ ซีเลคตินจับกับลิแกนด์คาร์โบไฮเดรตที่จำเพาะและสนับสนุนการยึดเกาะชั่วคราว โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเคลื่อนที่แบบกลิ้งของเม็ดเลือดขาวบนเยื่อบุผนังหลอดเลือด (endothelium) CAMs ในกลุ่มอิมมูโนโกลบูลินซูเปอร์แฟมิลีใช้โดเมนคล้ายอิมมูโนโกลบูลิน (immunoglobulin-like domains) สำหรับการยึดเกาะแบบโฮโมฟิลิกหรือเฮเทอโรฟิลิกที่ไม่ขึ้นกับแคลเซียม นอกจากการยึดเซลล์ให้อยู่กับที่แล้ว โมเลกุลยึดติดยังทำหน้าที่เป็นตัวรับสัญญาณ: การจับกันจะส่งสัญญาณเข้าสู่ภายในเซลล์และทำให้เซลล์สามารถรับรู้คุณสมบัติทางกลไกของสภาพแวดล้อมได้ ดังนั้นการยึดเกาะและการส่งสัญญาณจึงเชื่อมโยงกัน

Clinical relevance

CAMs ควบคุมกระบวนการต่างๆ เช่น การประกอบเนื้อเยื่อ การเคลื่อนที่ของเม็ดเลือดขาว และการเคลื่อนย้ายของเซลล์ และการเปลี่ยนแปลงการยึดเกาะเป็นประเด็นที่พบได้บ่อยในการศึกษาเกี่ยวกับการอักเสบ การพัฒนา และมะเร็ง บทความนี้อธิบายถึงโมเลกุลและกลไกของพวกมันเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงและการศึกษา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษา

History

การตระหนักว่าโปรตีนตระกูลต่างๆ เป็นตัวกลางในการยึดเกาะของเซลล์เกิดขึ้นในช่วงทศวรรษ 1980 เมื่อแคดเฮอริน อินทิกริน และตัวรับการยึดเกาะอื่นๆ ได้รับการนิยามทางชีวเคมี การสังเคราะห์ของ Gumbiner (1996) ได้กำหนดการยึดเกาะของเซลล์ให้เป็นพื้นฐานระดับโมเลกุลของโครงสร้างเนื้อเยื่อและการเกิดรูปร่างของอวัยวะ และงานวิจัยโครงสร้างในภายหลังได้ชี้แจงว่าแคดเฮอรินและคาเทนิน (catenins) ประกอบกันอย่างไร และการยึดเกาะเชื่อมโยงกับการส่งสัญญาณและการรับรู้แรงกล (mechanosensing) ได้อย่างไร

Key figures

• Barry Gumbiner
• Masatoshi Takeichi
• Richard Hynes
• Benjamin Geiger

Seminal works

• gumbiner-1996
• gumbiner-2005
• shapiro-weis-2009

Frequently asked questions

ตระกูลหลักของโมเลกุลยึดติดระหว่างเซลล์มีอะไรบ้าง?

ตระกูลหลักได้แก่ แคดเฮอริน, อินทิกริน, ซีเลคติน และ CAMs ในกลุ่มอิมมูโนโกลบูลินซูเปอร์แฟมิลี ซึ่งแต่ละตระกูลมีกลไกการจับที่แตกต่างกันและมีบทบาททั่วไปในการยึดเกาะระหว่างเซลล์กับเซลล์หรือเซลล์กับเมทริกซ์

โมเลกุลยึดติดระหว่างเซลล์ทำหน้าที่เพียงแค่ยึดเซลล์เข้าด้วยกันหรือไม่?

ไม่ นอกจากการเป็นตัวกลางในการยึดเกาะแล้ว CAMs หลายชนิดยังทำหน้าที่เป็นตัวรับสัญญาณ: การจับกับลิแกนด์ของพวกมันจะส่งข้อมูลเข้าสู่เซลล์และทำให้เซลล์สามารถรับรู้คุณสมบัติทางกลไกของสภาพแวดล้อมได้