細胞外マトリックスと細胞シグナル伝達

細胞外マトリックス(ECM)は、糖タンパク質、コラーゲン、グリコサミノグリカンおよびプロテオグリカンの動的かつ複雑な配列からなる、細胞の微小環境を構成する分泌分子である。

多様なECMタンパク質は、他のECMタンパク質、成長因子、シグナル受容体、接着分子など、相互作用する複数のパートナーと結合する能力によって、細胞の物理的構造を支えるだけでなく、さまざまな生物学的機能も支えている。これは各タンパク質内に存在する複数の特異的ドメインによって媒介される。

HSPGは細胞外マトリックス(ECM)に見られるプロテオグリカンであり、コアタンパク質に共有結合した複数のヘパラン硫酸 (HS)側鎖を有する。マトリックス中に存在するHSPGには、パールカン、アグリン、XI型コラーゲン、シンデカンおよびグリピカンが含まれる。パールカン、アグリンおよびコラーゲンは活発にECMに分泌され、シンデカンおよびグリピカンはそれぞれプロテアーゼおよびホスホリパーゼによって細胞表面から切断される。

細胞は、インテグリンとアクチン細胞骨格との間のクロストークを介して細胞外マトリックス(ECM)における機械的および生化学的変化に応答する。
インテグリンは、18個のアルファサブユニットおよび8個のベータサブユニットからなるヘテロ二量体膜貫通受容体であり、これらは24個の組み合わせに非共有結合的に組み立てられる。インテグリン二量体は、重複する結合親和性で一連の異なるECM分子に結合する。
細胞による特異的インテグリン発現パターンは、細胞がどのECM基質に結合することができるかを決定し、インテグリン接着複合体の組成は下流のシグナル伝達事象、したがって最終的な細胞の挙動および運命を決定する。

細胞外マトリックス(ECM)タンパク質は、細胞表面受容体シグナル伝達において決定的かつ複雑な役割を果たす。
まず、ECMは成長因子の貯蔵庫として機能する。ECM結合成長因子は局所的に放出されそしてそれらの標準的受容体に結合することができる。多くのECMタンパク質は、細胞接着因子と成長因子の両方に対する結合部位を有し、それらの細胞表面受容体および細胞接着部位の近くに成長因子を局所的に濃縮することを可能にする。
ECMによるこの成長因子の局在化およびそれらのシグナル伝達は、パターン形成未発達プロセスにおいて重要な役割を果たす可溶性の拡散性成長因子モルフォゲンの勾配の確立に寄与する可能性がある。そのような例には、線維芽細胞成長因子(FGF)および血管内皮成長因子(VEGF)が含まれる。どちらもHSPGに結合し、酵素ヘパラナーゼによってHSPGのグリコサミノグリカン成分から切断され、可溶性リガンドとして放出され得る。

細胞外マトリックス(ECM)はコラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン、プロテオグリカンなどを含む多糖類とタンパク質の混合物を包括する総称であり、すべて細胞によって分泌される。
細胞外マトリックス(ECM)は細胞遊走の経路を提供し、マトリックス中の分子は細胞成長、増殖、および遺伝子発現を誘導する古典的なシグナル伝達経路を活性化する。マトリックスのこれらの効果は、ECMおよび細胞骨格の成分に直接結合する膜結合型CAMに関わる。
細胞は、細胞骨格アクチンをフィブロネクチンの繊維に付着させる接着斑、および中間フィラメントを基底膜に連結させるヘミデスモソームという2種類のインテグリン依存性接合部を介して、下部の細胞外マトリックスに付着する。

細胞シグナル伝達