在多细胞生物中,细胞之间的社会互动中最基本的是将细胞连接在一起的机制。细胞可以通过直接相互作用连接,也可以通过细胞外基质(ECM)连接在一起。ECM是由细胞分泌的蛋白质和多糖链组成的复杂网络。细胞必须结合在一起,形成一个有组织的多细胞结构,才能承受和响应外部环境中的各种力量。它们决定了身体的结构、形状、强度以及不同细胞类型的排列方式。这些机制还影响细胞在有机体中的运动方式,控制细胞骨架的取向和行为,使细胞能够感知和响应环境中的机械特性变化。因此,细胞连接和细胞外基质对多细胞结构的组织、功能和动态至关重要。组织类型
结缔组织:如骨骼或肌腱,主要由分散在基质中的细胞产生的细胞外基质构成。基质承受组织所承受的大部分机械应力。
上皮组织:如肠道内壁或皮肤表皮,细胞紧密结合成片。细胞通过细胞-细胞连接直接连接,并通过基底膜与基质相连。细胞连接类型(上皮细胞)
紧密连接(Tight Junctions):密封细胞之间的间隙,防止分子穿过上皮。
粘附连接(Adherens Junctions):将细胞骨架中的肌动蛋白丝锚定在一起。
桥粒(Desmosomes):将中间丝连接在一起,增强机械强度。
间隙连接(Gap Junctions):允许小的水溶性分子从一个细胞传递到另一个细胞。
半桥粒(Hemidesmosomes):将中间丝锚定在细胞外基质中。锚定连接的分子机制
跨膜粘附蛋白:这些蛋白质跨越细胞膜,一端连接细胞骨架,另一端连接细胞外结构。分为两大超家族:
钙粘附蛋白的作用
在所有多细胞动物中存在,依赖于Ca²⁺离子来维持结构。不同类型的钙粘附蛋白在组织分离和胚胎发育过程中发挥重要作用。它们通过同型结合(同类分子之间的结合)促进相似细胞类型的聚集。细胞-细胞连接在胚胎发育中的作用
钙粘附蛋白的表达变化与胚胎发育过程中细胞重新组合和改变接触有关。例如,在神经管形成过程中,不同类型的钙粘附蛋白表达发生变化,指导细胞的移动和组织的形成。
细胞-基质连接
细胞-基质连接涉及整合素介导的连接。整合素连接肌动蛋白形成的细胞-基质连接,以及连接中间丝的半桥粒。其他细胞连接
紧密连接:形成细胞之间的密封和膜域之间的隔离,确保上皮的选择性渗透屏障功能。
间隙连接:在细胞之间形成直接通道,允许离子和小分子通过。
病理学中的细胞连接
细胞连接和细胞外基质的缺陷可导致多种疾病。例如,桥粒的缺陷与皮肤病和心脏病有关,而紧密连接的破坏可影响肠道屏障功能。Molecular biology of the cell (Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis etc