同学们好
这节课我们首先来观察一项实验
首先将两栖动物早期胚胎的外胚层
和中胚层细胞解离为单细胞
混合会得到一个无序的聚合体
之后观察发现
外胚层细胞移动到外表面
而中胚层细胞移动到内部
细胞分布结果对应了它们在胚胎中所占据的位置
这一实验表明
细胞可以特异性识别某些细胞的表面
并与其选择性相互作用
而忽视另一些细胞
实验结果证明了同类细胞之间存在着识别与黏着的机制
研究发现
同种类型细胞间的彼此黏着是许多组织结构的基本特征
在机体发育过程中
由于细胞间细胞黏着的程度不同
决定了细胞在内
中
外三胚层的分布
在器官形成过程中
通过细胞黏着
使具有相同表面特性的细胞聚集在一起形成器官
那么细胞之间为什么会发生黏着呢
细胞黏着的结构基础是什么呢
这就是我们这节课所要学习的内容
细胞识别及其分子基础
细胞识别与黏着的分子基础是细胞表面的细胞黏着分子
细胞黏着分子（cell adhesion molecule, CAM）都是整合膜蛋白
介导细胞与细胞间的黏着
或细胞与细胞外基质间的黏着
目前已在高等动物发现很多种细胞黏着分子
细胞黏着分子通过三种方式介导细胞识别与黏着
一细胞相邻细胞表面的同种黏着分子间的识别与黏着
称之为同亲型结合
二相邻细胞表面的不同黏着分子间的相互识别与黏着
称为异亲型结合
三相邻细胞表面的同种黏着分子
借助其他衔接分子的相互识别与黏着
称之为衔接分子依赖性结合
根据结构与功能特性
细胞黏着分子可大致分为四类
d钙黏蛋白
选择素
整联蛋白
免疫球蛋白超家族
细胞黏着分子多数需要依赖钙离子或镁离子才能起到作用
这些分子介导的细胞识别与黏着
还能在细胞骨架的参与下形成细胞连接
如桥粒
半桥粒
黏着带以及黏着斑等结构
钙黏蛋白（cadherin）是一种同亲型结合
钙离子依赖的细胞黏着糖蛋白
对胚胎发育中的细胞识别迁移和组织分化
以及成体组织器官构成具有重要作用
钙黏蛋白可以分为典型钙黏蛋白与非典型钙黏蛋白
E－钙黏蛋白
N－钙黏蛋白
以及P－钙黏蛋白属于典型钙黏蛋白
这些钙黏蛋白具有细胞黏着和信号传导功能
其胞内或胞外结构域在序列组成上高度相似
而非典型钙黏蛋白在序列组成上差异较大
主要的功能是介导细胞黏着
包括原钙黏蛋白
以及形成桥粒连接的桥粒芯蛋白和桥粒芯胶黏蛋白
典型钙黏蛋白胞外肽链形成5个重复结构域
钙离子结合在重复结构域之间的铰链区域
赋予钙黏蛋白刚性
钙黏蛋白N端最后一个重复结构域
形成把手样的结构和口袋状结构
同亲型结合时
把手样结构和口袋状结构
彼此嵌合在一起
形成细胞黏着
钙离子对钙黏蛋白胞外部分刚性具有重要影响
当钙离子浓度低于0.05 mmo/L时
将导致钙黏蛋白胞外部分刚性丧失
因此
阳离子螯合剂EDTA
可以破坏钙离子或镁离子依赖性的细胞黏着
钙黏蛋白介导了高度选择性的细胞识别与黏着
通过调控钙黏蛋白的种类与数量
能够影响细胞间的黏着与迁移
从而影响组织分化
例如
E－钙黏蛋白是哺乳动物发育过程中
第一个表达的钙黏蛋白
如果以E－钙黏蛋白的抗体处理胚胎细胞
则会阻止分裂球细胞间的紧密黏合
如果E－钙黏蛋白突变
将会导致胚胎细胞的分离和死亡
选择素（Selectin）是一种异亲性结合
钙离子依赖性的细胞黏着分子
能与特异糖基识别并结合
选择素包括L选择素
E选择素和P选择素
选择素是跨膜蛋白
它的胞外部分高度保守
并能识别其他细胞表面特异性寡糖链的凝集素结构域
选择素主要参与白细胞与血管内皮细胞
之间的识别与黏着
帮助白细胞经血流进入炎症部位
在炎症病灶部位
血管内皮细胞表达选择素
被白细胞识别
同时因血流速度的影响
白细胞在血管中黏着－分离
再黏着－再分离
呈现滚动式运动
直到活化自身的整联蛋白以后
最终才能与血管内皮细胞较强的结合在一起
并通过相邻的血管内皮细胞间隙进入组织
通过这种机制
白细胞可以富集到炎症发生的部位
免疫球蛋白超家族（IgsF）
指分子结构中具有与免疫球蛋白
类似结构域的细胞黏着分子超家族
其中有的介导同亲型细胞黏着
有的介导异亲型细胞黏着
但都不依赖于钙离子
神经细胞黏着分子（NCAM）
胞外部分都有5个免疫球蛋白样结构域
大多数IgsF细胞黏着分子
介导淋巴细胞和免疫应答细胞
如巨噬细胞
淋巴细胞和靶细胞之间的黏着
但是一些IgsF成员如血管细胞黏着分子
神经细胞黏着分子和L1介导的非免疫细胞黏着
在神经系统发育中有重要的作用
其中L1参与了胚胎神经系统中轴突的生长
该基因的突变
将导致新生婴儿发生致死性的脑积水
整联蛋白（integrin）普遍存在于脊椎动物细胞表面
属于异亲性结合
钙离子或镁离子依赖性的细胞黏着分子
主要介导细胞与胞外基质间的黏着
整联蛋白αβ两个亚基形成跨膜异二聚体
目前已至少鉴定出了人有24种不同的α亚基
和9种不同β亚基
既可以与胞外基质配体结合
有时也与其他细胞表面配体结合
整联蛋白通过与胞内骨架蛋白相互作用
介导细胞与胞外基质的黏着
大多数整联蛋白β亚基胞内部分通过踝蛋白
α－辅肌动蛋白
细丝蛋白等与细胞内的肌动蛋白纤维相互作用
胞外部分通过自身结构域与纤连蛋白
层粘连蛋白等含有RGD三肽序列的胞外基质成分结合
介导细胞与胞外基质的黏着
整联蛋白介导细胞与胞外基质黏着的典型结构
有黏着斑和半桥粒
近年研究表明
整联蛋白在细胞信号传递过程当中也具有重要的作用
整联蛋白所参与的信号传递方向
有由内向外以及由外向内两种形式
由细胞内部信号传递的启动
而调节细胞表面整联蛋白活性的方式
称为由内向外的信号转导
例如血液凝固过程中
血小板结合于受损的血管
或被其它可溶性信号分子作用后
引起细胞内信号传递
诱导血小板膜上整联蛋白构象发生改变而被激活
进而与纤维蛋白原结合后
导致血小板彼此粘连在一起
形成血凝块
整联蛋白还可以作为受体
介导信号从细胞外环境到细胞内的转导
这种方式称为由外向内的信号转导
通过这种方式
信号不断向肿瘤细胞内进行传递
调节细胞增殖
生长
凋亡等重要生命活动
另外
整联蛋白可以与生长因子受体共同作用
调节细胞生长与增殖
这种依赖细胞附着在胞外基质上
才能生存增殖的生物学意义
可能确保细胞定位于适当的位置
通过本次课程学习
希望同学们能够深入理解细胞黏着的分子基础
及以及细胞黏着分子的结构功能与细胞黏着的意义
同学们
再见