Полудесмосомы

Полудесмосо́мы^[2] (англ. Hemidesmosomes) — клеточные контакты, расположенные на базальной стороне мембраны эпителиальной клетки и связывающие её с внеклеточным матриксом. Точнее, полудесмосомы связывают сеть промежуточных филаментов эпителиальных клеток с внеклеточным матриксом при помощи трансмембранных рецепторов. Электронная микроскопия показала, что структуры десмосом и полудесмосом очень похожи (полудесмосома выглядит как половина десмосомы, за что эта структура и получила своё название), однако десмосомы связывают не клетку и внеклеточный матрикс, а две соседние клетки. Основная функция полудесмосом заключается в прикреплении слоёв эпителия к базальной мембране^[2].

Ультраструктура полудесмосом в трахее мышей. У нормальных мышей (a) чётко видны полудесмосомы, к которым прилегают потемнения базальной мембраны (слой lamina densa^[en]) (отмечены стрелками). У мышей с инактивированным геном LAMC2^[en], кодирующим ламинин гамма-2, полудесмосомы в клетках трахеи плохо выражены, их внутриклеточная часть более размыта, и под ними не наблюдается столь же плотных потемнений, как на изображении (a). Из статьи^[1]

Структура и составПравить

На основании белкового состава полудесмосомы можно подразделить на два типа. На цитоплазматической стороне полудесмосом первого типа находится пучок промежуточных филаментов (кератинов 5^[en] и 14^[en]), которые прикреплены к внутренней бляшке. Бляшка включает белки BP230 и плектин^[en], которые и связываются с белками промежуточных филаментов. Наружная бляшка содержит два вида трансмембранных белков-рецепторов: интегрин α6β4 и коллаген XVII^[en] (также известен как BP180). От плазматической мембраны в базальную мембрану идут якорные филаменты, состоящие из BP180 и ламинина-332 — белок внеклеточного матрикса. В кишечнике обнаружены полудесмосомы второго типа, которые лишены BP180 и BP230^[3]. В формировании полудесмосом участвует CD151 — белок семейства тетраспанинов, который находится на поверхности кератиноцитов и эндотелиоцитов. Важную роль в обеспечении стабильности полудесмосом играет белок BPAG1e^[4].

ФункцииПравить

Полудесмосомы обеспечивают прикрепление многослойного эпителия к базальной мембране. Полудесмосомы и десмосомы в клетке ориентированы под прямым углом друг к другу, благодаря чему они обеспечивают защиту от разных видов механического стресса. Связанные с промежуточными филаментами, полудесмосомы и десмосомы образуют плотную сеть, обеспечивающую структурную поддержку слоёв эпителия^[5].

Несмотря на важную архитектурную роль, десмосомы и полудесмосомы не являются статическими структурами. Так, при ранении кожи клетки эпителия отсоединяются от базальной мембраны и мигрируют в область раны. Там они делятся, восстанавливая популяцию клеток в зоне ранения, и затем снова прикрепляются к базальной мембране (с помощью полудесмосом) и друг к другу (с помощью десмосом). Таким образом, полудесмосомы и десмосомы способны к обратимой разборке. Разборка полудесмосом происходит при фосфорилировании цитоплазматического участка молекулы интегрина, из-за чего она скручивается внутрь. При этом точка скрепления на плектине освобождается, что и запускает разборку. При разборке полудесмосомы их белки остаются в комплексе, который интернализуется посредством эндоцитоза. Когда клетки вновь присоединяются к базальной ламине, интегрин дефосфорилируется, комплексы вновь встраиваются в плазматическую мембрану, и полудесмосомы восстанавливаются^[5].

Известно, что полудесмосомы участвуют в некоторых сигнальных путях, таких как миграция кератиноцитов и вторжение клеток карциномы в здоровый эпителий^[6].

Клиническое значениеПравить

Заболевания, связанные с дисфункцией полудесмосом, проявляются в образовании пузырей на коже. Такие заболевания известны под общим названием буллёзный эпидермолиз (БЭ). При БЭ кожа становится хрупкой, отслаивается и покрывается волдырями в ответ на малейший механический стресс. Иногда также происходит отслоение эпителия роговицы, трахеи, пищеварительного тракта, пищевода, а также мышечная дистрофия^[4].

Известно 12 мутаций генов белков полудесмосом, которые приводят к БЭ. Выделяют три типа БЭ: простой^[en], дистрофический^[en] и соединительный^[en]. При простом БЭ происходит разделение слоёв эпителия. К простому БЭ приводят мутации кератинов, плектина и BPAG1e. При соединительном БЭ наблюдается разделение слоёв базальной мембраны. К нему приводят, в частности, мутации интегрина α6β4 и ламинина-322. При дистрофическом БЭ сосочковый слой дермы отделяется от заякоривающих филаментов. Для этой разновидности БЭ характерны мутации в коллагене VII^[en]^[7].

ПримечанияПравить

↑ Nguyen N. M., Pulkkinen L., Schlueter J. A., Meneguzzi G., Uitto J., Senior R. M. Lung development in laminin gamma2 deficiency: abnormal tracheal hemidesmosomes with normal branching morphogenesis and epithelial differentiation. (англ.) // Respiratory Research. — 2006. — 16 February (vol. 7). — P. 28—28. — doi:10.1186/1465-9921-7-28. — PMID 16483354. [исправить]
↑ ¹ ² Кассимерис, Лингаппа, Плоппер, 2016, с. 899.
↑ Кассимерис, Лингаппа, Плоппер, 2016, с. 899—900.
↑ ¹ ² Walko G., Castañón M. J., Wiche G. Molecular architecture and function of the hemidesmosome. (англ.) // Cell And Tissue Research. — 2015. — May (vol. 360, no. 2). — P. 363—378. — doi:10.1007/s00441-014-2061-z. — PMID 25487405. [исправить]
↑ ¹ ² Кассимерис, Лингаппа, Плоппер, 2016, с. 900.
↑ Wilhelmsen K., Litjens S. H., Sonnenberg A. Multiple functions of the integrin alpha6beta4 in epidermal homeostasis and tumorigenesis. (англ.) // Molecular And Cellular Biology. — 2006. — April (vol. 26, no. 8). — P. 2877—2886. — doi:10.1128/MCB.26.8.2877-2886.2006. — PMID 16581764. [исправить]
↑ Fine J. D., Bruckner-Tuderman L., Eady R. A., Bauer E. A., Bauer J. W., Has C., Heagerty A., Hintner H., Hovnanian A., Jonkman M. F., Leigh I., Marinkovich M. P., Martinez A. E., McGrath J. A., Mellerio J. E., Moss C., Murrell D. F., Shimizu H., Uitto J., Woodley D., Zambruno G. Inherited epidermolysis bullosa: updated recommendations on diagnosis and classification. (англ.) // Journal Of The American Academy Of Dermatology. — 2014. — June (vol. 70, no. 6). — P. 1103—1126. — doi:10.1016/j.jaad.2014.01.903. — PMID 24690439. [исправить]

ЛитератураПравить

Кассимерис Л., Лингаппа В. Р., Плоппер Д. . Клетки по Льюину. — М.: Лаборатория знаний, 2016. — 1056 с. — ISBN 978-5-906828-23-1.

[pmid16483354-1] Nguyen N. M., Pulkkinen L., Schlueter J. A., Meneguzzi G., Uitto J., Senior R. M. Lung development in laminin gamma2 deficiency: abnormal tracheal hemidesmosomes with normal branching morphogenesis and epithelial differentiation. (англ.) // Respiratory Research. — 2006. — 16 February (vol. 7). — P. 28—28. — doi:10.1186/1465-9921-7-28. — PMID 16483354. [исправить]

[_f43cdfec8a6eb237-2] ¹ ² Кассимерис, Лингаппа, Плоппер, 2016, с. 899.

[_fddf2c2472705e38-3] Кассимерис, Лингаппа, Плоппер, 2016, с. 899—900.

[:0-4] ¹ ² Walko G., Castañón M. J., Wiche G. Molecular architecture and function of the hemidesmosome. (англ.) // Cell And Tissue Research. — 2015. — May (vol. 360, no. 2). — P. 363—378. — doi:10.1007/s00441-014-2061-z. — PMID 25487405. [исправить]

[_f43952ec8a6b8c90-5] ¹ ² Кассимерис, Лингаппа, Плоппер, 2016, с. 900.

[6] Wilhelmsen K., Litjens S. H., Sonnenberg A. Multiple functions of the integrin alpha6beta4 in epidermal homeostasis and tumorigenesis. (англ.) // Molecular And Cellular Biology. — 2006. — April (vol. 26, no. 8). — P. 2877—2886. — doi:10.1128/MCB.26.8.2877-2886.2006. — PMID 16581764. [исправить]

[7] Fine J. D., Bruckner-Tuderman L., Eady R. A., Bauer E. A., Bauer J. W., Has C., Heagerty A., Hintner H., Hovnanian A., Jonkman M. F., Leigh I., Marinkovich M. P., Martinez A. E., McGrath J. A., Mellerio J. E., Moss C., Murrell D. F., Shimizu H., Uitto J., Woodley D., Zambruno G. Inherited epidermolysis bullosa: updated recommendations on diagnosis and classification. (англ.) // Journal Of The American Academy Of Dermatology. — 2014. — June (vol. 70, no. 6). — P. 1103—1126. — doi:10.1016/j.jaad.2014.01.903. — PMID 24690439. [исправить]

[2]

[1]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]