INTEGRINS: KARAKTERISTIK, STRUKTUR DAN FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The integrin adalah kelompok besar atau keluarga protein, tampaknya unik untuk permukaan sel hewan. Mereka adalah sumber utama sel untuk mempertahankan interaksi (dalam bentuk adhesi) dengan sel lain dan dengan matriks sel.

Strukturnya terdiri dari dua subunit yang disebut alfa dan beta. Pada mamalia diketahui ada antara 16-18 unit alfa dan 3-8 beta, yang akan bekerja tergantung pada kombinasinya, dan juga pada keadaan fisiologis sel atau jaringan tertentu.

Menggambar struktur molekul protein ITGB3 (beta 3 integrin). Diambil dan diedit dari: Emw.

Ada beberapa protein yang memiliki fungsi perekat. Akan tetapi, kelompok integrin adalah yang paling terdistribusi dan berinteraksi dengan semua protein kunci dari matriks sel. Integrin berpartisipasi dalam fagositosis, migrasi sel, dan penyembuhan luka, dan bahkan sangat dipelajari untuk partisipasinya dalam metastasis.

karakteristik

Mereka adalah protein yang dikarakterisasi dengan menghubungkan secara mekanis sitoskeleton seluler dari satu sel ke sel lainnya dan / atau ke matriks ekstraseluler (dalam interaksi sel-sel dan / atau matriks sel). Secara biokimia, mereka mendeteksi apakah adhesi telah terjadi atau tidak, dan mentransduksi sinyal seluler yang menghubungkan lingkungan ekstraseluler dengan lingkungan intraseluler, di kedua arah.

Mereka bekerja atau berfungsi dengan reseptor lain seperti imunoglobilin, cadherin, selektin, dan sindek. Mengenai ligan integrin, ini terdiri dari antara lain fibronektin, fibrinogen, kolagen dan vitronektin.

Penyatuan ini ke ligannya disebabkan oleh kation divalen ekstraseluler seperti kalsium atau magnesium. Penggunaan satu atau lainnya akan bergantung pada integrin spesifik.

Integrin memiliki bentuk memanjang yang diakhiri dengan kepala berbentuk bola dunia, yang menurut pengamatan mikroskop elektron, memproyeksikan lebih dari 20 nanometer dari lapisan ganda lipid.

Struktur

Integrin adalah protein yang memungkinkan komunikasi antar sel.
Sumber: Perpustakaan Gambar Biosains Berkshire Community College

Integrin adalah heterodimer, yaitu molekul yang selalu terdiri dari dua protein. Kedua protein dianggap subunit atau protomer dan dibedakan sebagai subunit alfa dan subunit beta. Kedua subunit tidak terhubung secara kovalen. Mereka memiliki massa molekul antara 90 hingga 160 kDa.

Jumlah subunit alfa dan beta bervariasi antara berbagai kelompok organisme di kerajaan hewan. Pada serangga seperti lalat buah (Drosophyla) misalnya terdapat 5 subunit alfa dan 2 beta, sedangkan pada cacing nematoda dari genus Caenorhabditis terdapat 2 alfa dan satu beta.

Pada mamalia, para peneliti menyarankan bahwa ada sejumlah subunit dan kombinasinya yang tetap; Namun, tidak ada konsensus dalam literatur mengenai jumlah ini. Misalnya, beberapa menyebutkan bahwa ada 18 subunit alfa, 8 beta dan 24 kombinasi, sementara yang lain menyebutkan 16 alfa dan 8 beta untuk 22 kombinasi.

Setiap subunit memiliki struktur berikut.

Subunit alfa

Subunit alfa memiliki struktur dengan domain β-helix tujuh lembar atau lembaran yang membentuk kepala, domain di paha, dua domain betis, domain transmembran tunggal dan juga ekor sitoplasma pendek yang tidak menunjukkan aktivitas enzimatis atau mengikat aktin.

Ini menghadirkan rantai dengan sekitar 1000 hingga 1200 residu. Itu bisa mengikat kation divalen.

Pada mamalia, di mana integrin paling banyak dipelajari, subunit alfa dapat dikelompokkan menurut apakah mengandung domain yang disisipkan (alfa I) atau tidak.

Dengan memasukkan domain Alpha I

Domain alfa I yang disisipkan terdiri dari 200 daerah asam amino. Kehadiran domain ini dalam integrin menunjukkan bahwa mereka adalah reseptor untuk kolagen dan leukosit.

Tidak ada domain yang dimasukkan

Integrin alfa yang tidak memiliki domain terintegrasi diklasifikasikan menjadi 4 subfamili, yang akan kita lihat di bawah.

PS1

Reseptor glikoprotein, juga disebut laminin, sangat penting untuk mengintegrasikan jaringan otot, ginjal, dan kulit.

PS2

Subfamili ini adalah reseptor untuk asam arginylglycylaspartic, juga dikenal sebagai RGD atau Arg-Gly-Asp.

PS3

Subfamili ini telah diamati pada invertebrata, khususnya serangga. Meskipun sedikit yang diketahui tentangnya, ada penelitian yang mengevaluasi peran pentingnya dalam aktivitas fungsional gen integrin leukosit CD11d pada manusia.

PS4

Subfamili ini dikenal sebagai grup alpha 4 / alpha 9 dan terdiri dari subunit dengan nama yang sama.

Subunit tersebut mampu berpasangan dengan subunit beta 1 dan beta 7. Juga, mereka berbagi ligan yang sangat mirip dengan subunit alfa yang menghadirkan domain alfa I yang disisipkan, seperti molekul adhesi sel vaskular, ligan yang larut dalam darah, fibrinogen, dan lainnya. bahkan termasuk patogen.

Subunit beta

Secara struktural, subunit beta terdiri dari kepala, bagian yang disebut batang / kaki, domain transmembran, dan ekor sitoplasma. Kepala terdiri dari domain beta I, yang dimasukkan ke dalam domain hybrid yang mengikat ke domain plexin-semaphore-integrin, juga dikenal sebagai PSI.

Bagian batang / kaki berisi empat modul yang sama atau sangat mirip dengan faktor pertumbuhan epidermal integrin kaya sistein dan, seperti yang telah disebutkan, ekor sitoplasma. Ekor sitoplasma ini, seperti pada subunit alfa, tidak memiliki aktivitas pengikatan enzimatik atau aktin.

Mereka menghadirkan rantai dengan sejumlah residu yang berosilasi antara 760 dan 790, dan mereka dapat mengikat, seperti subunit alfa, kation bivalen.

Pensinyalan integrin dalam sel epitel. Diambil dan diedit dari K.murphy di Wikipedia bahasa Inggris.

fitur

Integrin memiliki banyak fungsi, namun yang paling dikenal adalah fungsi yang akan kita lihat di bawah.

Lampiran atau kopling sel ke matriks ekstraseluler

Hubungan yang ada antara sel dan matriks ekstraseluler berkat integrin mendukung ketahanan sel terhadap dorongan mekanis, mencegahnya dari robekan dari matriks.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa penggandengan matriks sel merupakan persyaratan dasar untuk perkembangan organisme eukariotik multiseluler.

Migrasi sel adalah proses di mana integrin mengintervensi dengan mengikat atau berpasangan ke substrat yang berbeda. Berkat ini mereka ikut campur dalam respons kekebalan dan penyembuhan luka.

Transduksi sinyal dari matriks ekstraseluler ke sel

Integrin berpartisipasi dalam proses transduksi sinyal. Ini berarti bahwa mereka campur tangan dalam penerimaan informasi dari cairan ekstraseluler, mereka mengkodekannya dan kemudian perubahan molekul intraseluler dimulai, sebagai respon.

Transduksi sinyal ini terlibat dalam sejumlah besar proses fisiologis seperti penghancuran sel terprogram, diferensiasi sel, meiosis dan mitosis (pembelahan sel), dan pertumbuhan sel, antara lain.

Integrin dan kanker

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa integrin berperan penting dalam perkembangan tumor, terutama pada metastasis dan angiogenesis. Contohnya adalah integrin αVβ3 dan α1β1, di antara beberapa lainnya.

Integrin ini telah dikaitkan dengan pertumbuhan kanker, peningkatan resistensi terapeutik, dan neoplasma hematopoietik.

Perspektif evolusi

Adhesi yang efisien antar sel untuk membentuk jaringan, tanpa diragukan lagi, merupakan karakteristik penting yang pasti ada dalam perkembangan evolusioner organisme multisel.

Kemunculan keluarga integrin telah ditelusuri kembali ke kemunculan metazoa sekitar 600 juta tahun yang lalu.

Sekelompok hewan dengan ciri histologis nenek moyang adalah yang poriferous, biasa disebut spons laut. Pada hewan ini, adhesi sel terjadi oleh matriks proteoglikan ekstraseluler. Reseptor yang mengikat matriks ini memiliki motif pengikatan integrin yang khas.

Nyatanya, pada kelompok hewan ini, gen yang terkait dengan subunit spesifik dari beberapa integrin telah diidentifikasi.

Dalam perjalanan evolusi, nenek moyang metazoa memperoleh integrin dan domain pengikat integrin yang telah dilestarikan dari waktu ke waktu dalam kelompok hewan yang sangat besar ini.

Secara struktural, kompleksitas integrin maksimum terlihat pada kelompok vertebrata. Ada integrin berbeda yang tidak terdapat pada invertebrata, dengan domain baru. Memang, lebih dari 24 integrin fungsional berbeda telah diidentifikasi pada manusia - sedangkan pada lalat buah Drosophila melanogaster hanya ada 5.

Referensi

1. Integrin. Klinik Universitas Navarra. Dipulihkan dari cun.es.
2. Pencapaian. Atlas histologi tumbuhan dan hewan. Dipulihkan dari mmegias.webs.uvigo.es.
3. B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, dkk. (2002). Biologi Molekuler Sel. Edisi ke-4. New York: Ilmu Garland. Integrins. Dipulihkan dari ncbi.nlm.nih.gov.
4. RL Anderson, TW Owens & J. Matthew (2014). Fungsi struktural dan mekanis integrin. Ulasan Biofisik.
5. Integrin. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
6. Apa itu integrin? MBINFO. Dipulihkan dari mechanobio.info.
7. S. Mac Fhearraigh & D. Bruce. Peran integrin dalam pensinyalan sel. Dipulihkan dari abcam.com.
8. AS Berghoff, O. Rajky, F. Winkler, R. Bartsch, J. Furtner, JA Hainfellner, SL Goodman, M. Weller, J. Schittenhelm, M. Preusser (2013). Pola invasi di otak metastasis kanker padat. Neuro Onkologi.