INTÉGRINES: CARACTÉRISTIQUES, STRUCTURE ET FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2024

Les intégrines sont un grand groupe ou famille de protéines, apparemment uniques à la surface cellulaire du règne animal. Ils sont la principale ressource des cellules pour maintenir l'interaction (sous forme d'adhésion) avec d'autres cellules et avec la matrice cellulaire.

Sa structure est composée de deux sous-unités appelées alpha et bêta. Chez les mammifères, on sait qu'il y a entre 16-18 unités alpha et 3-8 bétas, qui agiront en fonction de leur combinaison, et également de l'état physiologique de la cellule ou du tissu spécifique.

Dessin de la structure moléculaire de la protéine ITGB3 (intégrine bêta 3). Tiré et édité de: Emw.

Il existe plusieurs protéines qui ont des fonctions adhésives. Cependant, le groupe des intégrines est celui qui est le plus distribué et interagit avec toutes les protéines clés de la matrice cellulaire. Les intégrines participent à la phagocytose, à la migration cellulaire et à la cicatrisation des plaies, et sont même très étudiées pour leur participation aux métastases.

caractéristiques

Ce sont des protéines qui se caractérisent par la jonction mécanique du cytosquelette cellulaire d'une cellule à une autre et / ou à la matrice extracellulaire (dans une interaction cellule-cellule et / ou cellule-matrice). Biochimiquement, ils détectent si une adhésion a eu lieu ou non, et transduisent des signaux cellulaires reliant l'environnement extracellulaire à l'environnement intracellulaire, dans les deux sens.

Ils fonctionnent ou fonctionnent avec d'autres récepteurs tels que les immunoglobillines, la cadhérine, les sélectines et les syndecands. En ce qui concerne les ligands des intégrines, ceux-ci sont constitués entre autres par la fibronectine, le fibrinogène, le collagène et la vitronectine.

L'union de ceux-ci à leurs ligands est due à des cations divalents extracellulaires tels que le calcium ou le magnésium. L'utilisation de l'un ou de l'autre dépendra de l'intégrine spécifique.

Les intégrines ont une forme allongée se terminant par une tête en forme de ballon, qui, selon les observations de microscopie électronique, projette plus de 20 nanomètres de la bicouche lipidique.

Structure

Les intégrines sont des protéines qui permettent la communication entre les cellules.

Source: Bibliothèque d'images de biosciences du Berkshire Community College

Les intégrines sont des hétérodimères, c'est-à-dire que ce sont des molécules toujours constituées de deux protéines. Les deux protéines sont considérées comme des sous-unités ou des protomères et se différencient en sous-unités alpha et sous-unités bêta. Les deux sous-unités sont liées de manière non covalente. Ils ont une masse moléculaire comprise entre 90 et 160 kDa.

Le nombre de sous-unités alpha et bêta varie entre les différents groupes d'organismes du règne animal. Chez les insectes comme la mouche des fruits (Drosophyla), par exemple, il y a 5 sous-unités alpha et 2 bêta, tandis que chez les vers nématodes du genre Caenorhabditis, il y a 2 alphas et une bêta.

Chez les mammifères, les chercheurs suggèrent qu'il existe un nombre fixe de sous-unités et de combinaisons de celles-ci; cependant, il n'y a pas de consensus dans la littérature concernant ce nombre. Par exemple, certains mentionnent qu'il existe 18 sous-unités alpha, 8 bêta et 24 combinaisons, tandis que d'autres parlent de 16 alpha et 8 bêta pour 22 combinaisons.

Chaque sous-unité a la structure suivante.

Sous-unité alpha

La sous-unité alpha a une structure avec un domaine en hélice β de sept feuillets ou feuillets qui forment la tête, un domaine dans la cuisse, deux domaines du mollet, un seul domaine transmembranaire et aussi une courte queue cytoplasmique qui ne présente pas d'activité enzymatique ou liant à l'actine.

Il présente des chaînes avec environ 1000 à 1200 résidus. Il peut lier des cations divalents.

Chez les mammifères, où les intégrines ont le plus été étudiées, les sous-unités alpha peuvent être regroupées selon qu'elles contiennent ou non un domaine inséré (alpha I).

Avec domaine inséré Alpha I

Le domaine inséré alpha I se compose d'une région de 200 acides aminés. La présence de ce domaine dans les intégrines indique qu'elles sont des récepteurs du collagène et des leucocytes.

Aucun domaine inséré

Les intégrines alpha qui n'ont pas de domaine intégré sont classées en 4 sous-familles, que nous verrons ci-dessous.

PS1

Les récepteurs des glycoprotéines, également appelés laminines, sont essentiels pour l'intégration des tissus musculaires, rénaux et cutanés.

PS2

Cette sous-famille est le récepteur de l'acide arginylglycylaspartique, également connu sous le nom de RGD ou Arg-Gly-Asp.

PS3

Cette sous-famille a été observée chez les invertébrés, en particulier les insectes. Bien que peu soit connu à ce sujet, il existe des études évaluant son rôle essentiel dans l'activité fonctionnelle du gène de l'intégrine leucocytaire CD11d chez l'homme.

PS4

Cette sous-famille est connue sous le nom de groupe alpha 4 / alpha 9 et comprend les sous-unités portant ces mêmes noms.

Ces sous-unités sont capables de s'apparier avec les sous-unités bêta 1 et bêta 7. De plus, elles partagent des ligands très similaires aux sous-unités alpha qui présentent le domaine alpha I inséré, telles que les molécules d'adhésion des cellules vasculaires, les ligands solubles dans le sang, le fibrinogène et autres. y compris même les agents pathogènes.

Sous-unité bêta

Structurellement, la sous-unité bêta se compose d'une tête, d'une section appelée tige / jambe, d'un domaine transmembranaire et d'une queue cytoplasmique. La tête est composée d'un domaine bêta I, qui s'insère dans un domaine hybride qui se lie au domaine plexine-sémaphore-intégrine, également connu sous le nom de PSI.

La section tige / jambe contient quatre modules identiques ou très similaires au facteur de croissance épidermique intégrine riche en cystéine et, comme déjà mentionné, une queue cytoplasmique. Cette queue cytoplasmique, comme dans la sous-unité alpha, n'a pas d'activité enzymatique ou de liaison à l'actine.

Ils présentent des chaînes avec un certain nombre de résidus qui oscillent entre 760 et 790, et ils peuvent se lier, comme les sous-unités alpha, des cations bivalents.

Signalisation d'intégrine dans les cellules épithéliales. Tiré et édité de K.murphy sur Wikipedia anglais.

Caractéristiques

Les intégrines ont de multiples fonctions, cependant pour lesquelles elles sont principalement connues sont celles que nous verrons ci-dessous.

Fixation cellulaire ou couplage à la matrice extracellulaire

La connexion qui existe entre la cellule et la matrice extracellulaire grâce aux intégrines favorise la résistance de la cellule à la pression mécanique, évitant qu'elle ne soit arrachée de la matrice.

Plusieurs études suggèrent que le couplage à la matrice cellulaire est une exigence fondamentale pour le développement d'organismes eucaryotes multicellulaires.

La migration cellulaire est un processus dans lequel les intégrines interviennent en se liant ou en se couplant à différents substrats. Grâce à cela, ils interviennent dans la réponse immunitaire et la cicatrisation des plaies.

Transduction du signal de la matrice extracellulaire vers la cellule

Les intégrines participent au processus de transduction du signal. Cela signifie qu'ils interviennent dans la réception des informations du fluide extracellulaire, ils l'encodent puis l'altération des molécules intracellulaires commence, en réponse.

Cette transduction du signal est impliquée dans un grand nombre de processus physiologiques tels que la destruction programmée des cellules, la différenciation cellulaire, la méiose et la mitose (division cellulaire) et la croissance cellulaire, entre autres.

Intégrines et cancer

Plusieurs études montrent que les intégrines jouent un rôle important dans le développement des tumeurs, en particulier dans les métastases et l'angiogenèse. Un exemple de ceci sont les intégrines αVβ3 et α1β1, entre autres.

Ces intégrines ont été liées à une croissance cancéreuse, à une résistance thérapeutique accrue et à des néoplasmes hématopoïétiques.

Perspective évolutive

Une adhésion efficace entre les cellules pour former des tissus était, sans aucun doute, une caractéristique cruciale qui devait être présente dans le développement évolutif des organismes multicellulaires.

L'émergence de la famille des intégrines remonte à l'apparition des métazoaires il y a environ 600 millions d'années.

Un groupe d'animaux aux caractéristiques histologiques ancestrales sont les éponges de mer porifères, communément appelées. Chez ces animaux, l'adhésion cellulaire se produit par une matrice de protéoglycane extracellulaire. Les récepteurs qui se lient à cette matrice possèdent un motif typique de liaison à l'intégrine.

En fait, dans ce groupe animal, des gènes liés à des sous-unités spécifiques de certaines intégrines ont été identifiés.

Au cours de son évolution, l'ancêtre des métazoaires a acquis une intégrine et un domaine de liaison à l'intégrine qui s'est conservé au fil du temps dans cet immense groupe animal.

Structurellement, la complexité maximale des intégrines est observée dans le groupe des vertébrés. Il existe différentes intégrines qui ne sont pas présentes chez les invertébrés, avec de nouveaux domaines. En effet, plus de 24 intégrines fonctionnelles différentes ont été identifiées chez l'homme - alors que chez la mouche des fruits Drosophila melanogaster il n'y en a que 5.

Références

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