La laminine est une protéine qui est la matrice extracellulaire de la membrane basale des tissus épithéliaux chez les vertébrés. Ce type de protéine fournit un support de liaison entre les cellules des tissus conjonctifs, de sorte qu'elles fonctionnent dans la cohésion et le compactage de ceux-ci.
En général, les laminines sont responsables de l'ordre du réseau protéique complexe qui constitue la matrice extracellulaire ou la membrane basale des tissus. Les laminines sont généralement associées à des protéines telles que le collagène, les protéoglycanes, les entactines et les héparanes sulfates.
Laminines et leur participation à la membrane basale des vertébrés (Source: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)
Cette membrane basale complexe, ordonnée par laminines, sépare les parties épithéliales des tissus, c'est-à-dire que chaque matrice extracellulaire sépare l'endothélium du mésothélium et la matrice extracellulaire du mésothélium sépare cette couche de l'épithélium.
De nombreuses recherches ont montré que l'expression de gènes de laminine mutés est potentiellement létale pour une cellule, car ils sont également responsables de la régulation de presque toutes les interactions complexes qui se produisent dans la membrane basale.
Il existe une grande diversité de familles de laminine chez tous les vertébrés. Ceux-ci varient en composition, forme, fonction et origine. Chez un même individu, dans des tissus différents, différentes laminines peuvent être trouvées, chacune adaptée à l'environnement du tissu qui l'exprime.
Caractéristiques des laminines
Les monomères ou unités de laminine sont constitués d'un hétérotrimère de trois chaînes glycoprotéiques différentes. Ces protéines contiennent de nombreux domaines différents (multidomaines) et constituent une partie essentielle du développement embryonnaire précoce des tissus.
La forme commune des laminins est une sorte de "croix" ou "Y", bien que certaines aient la forme d'une longue barre à quatre branches. Cette petite variation permet à chaque type de laminine de réguler une intégration correcte à partir de n'importe quelle position dans le tissu.
Les laminines ont un poids moléculaire élevé, qui peut varier selon le type de laminine, de 140 à 1000 kDa.
En général, chaque membrane basale contient un ou plusieurs types différents de laminines, et certains scientifiques proposent que les laminines déterminent une grande partie de la fonction physiologique des membranes basales du tissu où elles se trouvent.
Chez les animaux vertébrés, au moins 15 types différents de laminines ont été trouvés, classés dans une famille, puisqu'ils sont formés à partir des mêmes trimères, mais avec des combinaisons différentes. Chez les animaux invertébrés, entre 1 et 2 trimères différents ont été trouvés.
Les études actuelles suggèrent que les laminines de tous les animaux vertébrés sont issues de la différenciation des gènes orthologues, c'est-à-dire que tous les gènes qui codent pour les laminines ont une origine commune d'animaux invertébrés.
Structure
Malgré le grand nombre de fonctions que les laminines régulent, elles ont une structure assez simple qui, pour la plupart, est conservée parmi les différents types connus.
Chaque laminin est composé de trois chaînes différentes entrelacées les unes avec les autres formant une sorte de "fibre entrelacée". Chacune des trois chaînes est identifiée comme alpha (α), bêta (β) et gamma (γ).
La formation du trimère de chaque laminine dépend de l'union de la région C-terminale de chacune de ses chaînes. À l'intérieur de chaque molécule, ces chaînes sont appariées par des liaisons peptidiques et trois ponts disulfure qui confèrent à la structure une grande résistance mécanique.
Diagramme schématique de la structure d'une laminine (Source: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)
Les observations faites par microscopie électronique des monomères de laminine typiques ont détaillé que la structure est une sorte de croix asymétrique qui a un long bras d'environ 77 nm (nanomètres) caractérisé par une forme globulaire proéminente à l'une de ses extrémités.
De plus, trois bras courts sont observés, deux à environ 34 nm et un à environ 48 nm. Chaque bras se termine par une extrémité globulaire, similaire à celle de la chaîne principale, mais de plus petite taille.
La différence entre les différents types de laminines est principalement due aux différences dans les chaînes α, qui peuvent se plier d'au moins trois manières différentes; bien qu'actuellement des variations aient été identifiées pour toutes les chaînes:
- 5 variations ou chaînes différentes de laminine α
- 3 variations de chaînes β
- 3 variantes pour les chaînes γ
Caractéristiques
La fonction la plus importante et la plus couramment étudiée des laminines est celle de l'interaction avec les récepteurs qui s'ancrent sur les membranes cellulaires des cellules adjacentes aux membranes basales où elles se trouvent.
Cette interaction amène ces protéines à être impliquées dans la régulation de multiples activités cellulaires et voies de signalisation. Il convient de mentionner que leurs fonctions dépendent de leur interaction avec des récepteurs spécifiques à la surface des cellules (de nombreux récepteurs membranaires sont actuellement classés selon leur capacité à se lier aux laminines).
Les intégrines sont des récepteurs qui interagissent avec les laminines et les récepteurs «non intégrines» sont ceux qui n'ont pas la capacité de se lier à ces protéines. La plupart des récepteurs de type «non intégrine» sont des protéoglycanes, certains dystroglycanes ou syndécanes.
La maturation des tissus des organes du corps se produit avec un remplacement des laminines précoces, qui étaient initialement logées dans la membrane basale des tissus qui composaient les organes juvéniles.
Parmi les laminines, le type qui a été le plus étudié est la laminine-1, qui est directement liée à la croissance des axones de pratiquement tout type de neurone dans des conditions in vitro, car celles-ci régulent le mouvement du "cône de croissance" en la surface des neurones.
Nomenclature et types
Les biochimistes considèrent la famille des laminines comme une très grande famille de protéines, dont peu de ses membres sont encore connus. Cependant, des outils modernes permettront d'apercevoir de nouveaux types de laminins en peu de temps.
Ces protéines sont identifiées chacune par un nombre, commençant par 1 terminant la numérotation à 15 (laminine-1, laminine-2… laminine-15).
Un autre type de nomenclature est également utilisé, qui indique le type de chaîne que possède chaque laminine. Par exemple, la laminine-11 est composée d'une chaîne alpha (α) -5, d'une chaîne bêta (β) -2 et d'une chaîne gamma (γ) -1, elle peut donc être nommée laminine-521.
De plus, chaque laminine est classée en fonction de la fonction à laquelle elle est associée et également en fonction du tissu spécifique du corps auquel elle participe. Quelques exemples de laminins sont:
- Lamina-1: impliquée dans le développement épithélial
- Laminine-2: impliquée dans le développement myogénique de tous les tissus, du système nerveux périphérique et de la matrice des glomérules.
- Lamina-3: participe aux jonctions myo-tendineuses
- Lamina-4: fonctionne dans les jonctions neuromusculaires et dans la matrice mésangiale des glomérules
- Laminine-5, 6 et 7: elles agissent préférentiellement sur les tissus épidermiques.
Références
- Miner, JH et Yurchenco, PD (2004). La laminine joue un rôle dans la morphogenèse tissulaire. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 20, 255-284.
- Rasmussen, DGK et Karsdal, MA (2016). Laminins. Dans Biochemistry of Collagens, Laminins and Elastin (pp. 163-196). Presse académique.
- Sasaki, T., Fässler, R. et Hohenester, E. (2004). Laminin: le nœud de l'assemblage de la membrane basale. Le Journal de la biologie cellulaire, 164 (7), 959-963.
- Timpl, R., Engel, J., et Martin, GR (1983). Laminine-une protéine multifonctionnelle des membranes basales. Trends in Biochemical Sciences, 8 (6), 207-209.
- Timpl, R., Rohde, H., Robey, PG, Rennard, SI, Foidart, JM et Martin, GR (1979). Laminine - une glycoprotéine des membranes basales. Journal of Biological Chemistry, 254 (19), 9933-9937.
- Tryggvason, K. (1993). La famille laminin. Opinion actuelle en biologie cellulaire, 5 (5), 877-882.