Molécule d'adhésion cellulaire - Cell adhesion molecule

Les molécules d'adhésion cellulaire ( CAM ) sont un sous-ensemble de protéines de surface cellulaire qui sont impliquées dans la liaison des cellules avec d'autres cellules ou avec la matrice extracellulaire (ECM), dans un processus appelé adhésion cellulaire. En substance, les CAM aident les cellules à se coller les unes aux autres et à leur environnement. Les CAM sont des composants cruciaux dans le maintien de la structure et de la fonction des tissus. Chez les animaux pleinement développés, ces molécules jouent un rôle essentiel dans la génération de force et de mouvement et garantissent par conséquent que les organes sont capables d'exécuter normalement leurs fonctions. En plus de servir de « colle moléculaire », les CAM jouent un rôle important dans les mécanismes cellulaires de croissance, d'inhibition de contact et d'apoptose. L'expression aberrante des CAM peut entraîner un large éventail de pathologies, allant des engelures au cancer.

Structure

Les CAM sont généralement des récepteurs transmembranaires à passage unique et sont composés de trois domaines conservés : un domaine intracellulaire qui interagit avec le cytosquelette , un domaine transmembranaire et un domaine extracellulaire. Ces protéines peuvent interagir de plusieurs manières différentes. La première méthode est la liaison homophile , où les CAM se lient aux mêmes CAM. Ils sont également capables de liaison hétérophile , ce qui signifie qu'une CAM sur une cellule se liera à différentes CAM sur une autre cellule.

Familles de CAM

Il existe quatre grandes superfamilles ou groupes de CAM : la superfamille des immunoglobulines de molécules d'adhésion cellulaire ( IgCAM ), les cadhérines , les intégrines et la superfamille des protéines de type C des domaines de type lectine ( CTLD ). Les protéoglycanes sont également considérés comme une classe de CAM.

Un système de classification implique la distinction entre les CAM indépendantes du calcium et les CAM dépendantes du calcium. Les intégrines et les CAM de la superfamille des Ig ne dépendent pas de Ca 2+ tandis que les cadhérines et les sélectines dépendent de Ca 2+ . De plus, les intégrines participent aux interactions cellule-matrice, tandis que d'autres familles de CAM participent aux interactions cellule-cellule.

Indépendant du calcium

CAM IgSF

Les CAM de la superfamille des immunoglobulines (CAM IgSF) sont considérées comme la superfamille de CAM la plus diversifiée. Cette famille est caractérisée par ses domaines extracellulaires contenant des domaines de type Ig. Les domaines Ig sont ensuite suivis par des répétitions de domaine de fibronectine de type III et les IgSF sont ancrés à la membrane par un fragment GPI. Cette famille est impliquée à la fois dans la liaison homophile ou hétérophile et a la capacité de lier des intégrines ou différentes CAM IgSF.

Dépendant du calcium

Intégrines

Les intégrines , l'une des principales classes de récepteurs au sein de l'ECM, interviennent dans les interactions cellule-ECM avec le collagène , le fibrinogène , la fibronectine et la vitronectine . Les intégrines fournissent des liens essentiels entre l' environnement extracellulaire et les voies de signalisation intracellulaire, qui peuvent jouer des rôles dans les comportements cellulaires tels que l' apoptose , la différenciation , la survie et la transcription .

Les intégrines sont hétérodimères , car elles consistent en une sous-unité alpha et bêta. Il existe actuellement 18 sous-unités alpha et 8 sous-unités bêta, qui se combinent pour former 24 combinaisons d'intégrines différentes. Dans chacune des sous-unités alpha et bêta, il y a un grand domaine extracellulaire, un domaine transmembranaire et un court domaine cytoplasmique. Le domaine extracellulaire est l'endroit où le ligand se lie grâce à l'utilisation de cations divalents . Les intégrines contiennent de multiples sites de liaison de cations divalents dans le domaine extracellulaire). Les sites de liaison des cations d'intégrine peuvent être occupés par des ions Ca2+ ou par des ions Mn2+. Les cations sont nécessaires mais pas suffisants pour que les intégrines passent de la conformation courbée inactive à la conformation étendue active. La présence de cations liés aux sites de liaison de cations multiples est requise, ainsi que l'association physique directe avec les ligands ECM pour que les intégrines atteignent la structure étendue et l'activation concomitante. Ainsi, l'augmentation des ions Ca2+ extracellulaires peut servir à amorcer l'hétérodimère d'intégrine. Il a été démontré que la libération de Ca2+ intracellulaire est importante pour l'activation inversée de l'intégrine. Cependant, la liaison extracellulaire du Ca2+ peut exercer des effets différents selon le type d'intégrine et la concentration en cations. Les intégrines régulent leur activité dans le corps en changeant de conformation. La plupart existent au repos dans un état de faible affinité , qui peut être modifié en une affinité élevée grâce à un agoniste externe qui provoque un changement de conformation au sein de l'intégrine, augmentant leur affinité.

Un exemple de ceci est l'agrégation des plaquettes ; Des agonistes tels que la thrombine ou le collagène déclenchent l'intégrine dans son état d'affinité élevée, ce qui provoque une liaison accrue du fibrinogène , provoquant une agrégation plaquettaire.

Cadhérines

Les cadhérines sont homophiles Ca2+
glycoprotéines dépendantes . Les cadhérines classiques ( E- , N- et P- ) sont concentrées au niveau des jonctions cellulaires intermédiaires , qui se lient au réseau de filaments d' actine par l' intermédiaire de protéines de liaison spécifiques appelées caténines .

Les cadhérines sont remarquables dans le développement embryonnaire. Par exemple, les cadhérines sont cruciales dans la gastrulation pour la formation du mésoderme , de l' endoderme et de l' ectoderme . Les cadhérines contribuent également de manière significative au développement du système nerveux. La localisation temporelle et spatiale distincte des cadhérines implique ces molécules comme des acteurs majeurs dans le processus de stabilisation synaptique . Chaque cadhérine présente un modèle unique de distribution tissulaire qui est soigneusement contrôlé par le calcium. La famille diversifiée des cadhérines comprend les épithéliales (E-cadhérines), placentaires (P-cadhérines), neurales (N-cadhérines), rétiniennes ( R-cadhérines ), cérébrales (B-cadhérines et T-cadhérines) et musculaires (M- cadhérines). De nombreux types de cellules expriment des combinaisons de types de cadhérines.

Le domaine extracellulaire a des répétitions majeures appelées domaines de cadhérine extracellulaires (ECD). Séquences impliquées dans Ca2+
la liaison entre les ECD est nécessaire pour l'adhésion cellulaire . Le domaine cytoplasmique a des régions spécifiques où les protéines caténine se lient.

Sélections

Les sélectines sont une famille de CAM hétérophiles qui dépendent d' hydrates de carbone fucosylés , par exemple des mucines pour la liaison. Les trois membres de la famille sont la E-sélectine ( endothéliale ), la L-sélectine ( leucocyte ) et la P-sélectine ( plaquette ). Le ligand le mieux caractérisé pour les trois sélectines est le P-sélectine glycoprotéine ligand-1 ( PSGL-1 ), qui est une glycoprotéine de type mucine exprimée sur tous les globules blancs. Les sélectines ont été impliquées dans plusieurs rôles, mais elles sont particulièrement importantes dans le système immunitaire en aidant le homing et le trafic des globules blancs.

Fonction biologique des CAM

La variété des CAM conduit à diverses fonctionnalités de ces protéines dans le cadre biologique. L' une des CAMS qui sont particulièrement importantes dans le homing des lymphocytes est addressin . Le homing lymphocytaire est un processus clé qui se produit dans un système immunitaire fort. Il contrôle le processus de circulation des lymphocytes adhérant à des régions et des organes particuliers du corps. Le processus est fortement régulé par les molécules d'adhésion cellulaire, en particulier l'adressine également connue sous le nom de MADCAM1. Cet antigène est connu pour son rôle dans l'adhésion tissu-spécifique des lymphocytes aux veinules à endothélium élevé. Par ces interactions, ils jouent un rôle crucial dans l'orchestration des lymphocytes circulants.

La fonction CAM dans les métastases cancéreuses, l'inflammation et la thrombose en fait une cible thérapeutique viable actuellement envisagée. Par exemple, ils bloquent la capacité des cellules cancéreuses métastatiques à s'extravaser et à se loger dans des sites secondaires. Cela a été démontré avec succès dans le mélanome métastatique qui affine les poumons. Chez la souris, lorsque des anticorps dirigés contre les CAM dans l'endothélium pulmonaire étaient utilisés comme traitement, il y avait une réduction significative du nombre de sites métastatiques.

Voir également

Les références