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审查
.2009年1月15日；122（第2部分）：179-86。
doi:10.1242/jcs.042127。

机械整合素循环

艾琳·普克林·福彻 1, 迈克尔·P·希茨
附属公司
审查

机械整合素循环

艾琳·普克林·福彻等。 细胞科学杂志. .

勘误表in

  • 细胞科学杂志。2009年2月15日；122（第4部分）：575

摘要

细胞通过在基质粘附部位施加高度调节的力来控制组织形状。整合素作为主要的受力粘附受体蛋白，在细胞如何感知和响应周围环境的力学方面起着核心作用。最近的研究表明，机械传递的一个关键方面是整合素在细胞前缘与基质结合，与细胞骨架结合，传递机械力，作为日益增强的粘附复合物的一部分在质膜中聚集，释放并最终再循环的循环。这种机械循环使早期复合物转变为更大、更稳定的粘附物，然后快速释放。在这个机械循环中，整合素本身表现出分子内构象变化，调节其结合亲和力，也可能依赖于力。该单元如何将这些动态元件集成到刚性响应中尚不清楚。在这里，我们重点关注整合素机械循环中对力敏感并与整合素功能密切相关的步骤，例如整合素聚集体和相关粘附成分的横向排列。

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图1。
图1。
机械整合素循环。（A） 当肌动蛋白依赖性突起将整合素带到前缘（橙色）与基质（紫色）接触时，细胞与肌动蛋白发生粘附。（B）接下来，整合素通过衔接蛋白连接到肌动蛋白细胞骨架，如talin（蓝色）、Shp2、filamin或α-肌动蛋白。整合素通过β-尾巴与这些衔接蛋白结合。肌动蛋白聚合和肌动球蛋白收缩产生的后向肌动蛋白流（见方框1）在整合素-ECM连接上诱导拉力。在足够刚性的基底上，这可能有助于加速整合素激活的构象变化，以及talin拉伸，这可能会暴露出埋藏的维酮结合位点（黄色）。尽管配体结合的αVβ3整合素晶体结构的弯曲构象在整合素领域引起了很大争议（Liddington和Ginsberg，2002；Mould等人，2003），但随后在电子显微镜实验中显示，它可以稳定地结合纤维连接蛋白（Adair等人，2005）。力可以通过将配体结合整合素头部从相邻结构域的约束中解放出来，加速向高结合亲和力的转换，这将从本质上加速变构途径进入激活状态（Puklin-Faucher等人，2006）。（C） 细胞开始在粘附部位上自我拉动。α5β1整合素的分子内构象变化促进其向内移位，而αVβ3整合素仍固定在边缘。整合素的这种分离可能进一步促进塔利班的伸展。在黏附的这一阶段，黏附斑块（灰色椭圆形）中积聚了多种细胞内焦点黏附蛋白。（D） 最终，高度聚集的整合素从高结合亲和力转换为低结合亲和力，可能是由β3-整合素尾部的磷酸化催化的。膜胞吐作用将回收的低亲和力整合素置于微管末端，通常距离前缘2-4μm。局部粘连中的整合素周转（从C到D）为~1-3分钟（Hu等人，2007）。有关单个整合素的描述，请参见补充材料图S1。
图2。
图2。
局部粘连中αVβ3-和α5β1-整合素的分离。此处通过抗体染色显示局部粘连中αVβ3-和α5β1-整合素的分离（如图1D所示）（Felsenfeld等人，1999）。（A） 将表达GFP标记的Src截短形式（Src-251GFP）的Src缺陷细胞固定并用识别β1整合素、αVβ3整合素和长春花蛋白的抗体染色。（B） 在高放大视图中，可以看到αVβ3亚单位与vinculin和Src-251GFP共同定位于局部粘连的外围。在所有病例中，Vinculin染色与Src-251GFP染色共存。（C） ●●●●。相反，β1整合素分布在较长的外围条纹中（与应力纤维的分布一致），与αVβ3–Src-251GFP的分布不重叠。箭头表示染色的边界。（D） 无β1整合素的GFP和vinculin染色重叠用黄色像素表示。比例尺：10μm（A）和5μm（D）。经许可复制的图像（Felsenfeld等人，1999年）。
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