Внеклеточный матрикс и клеточная сигнализация: динамическое взаимодействие интегринов, протеогликанов и рецепторов факторов роста

Внеклеточные матриксы (ВКМ) представляют собой секретируемые молекулы, формирующие микроокружение клеток. Они состоят из динамичного и сложного набора гликопротеинов, коллагенов, гликозаминогликанов и протеогликанов. ВКМ обеспечивает объем, форму и прочность многих тканей in vivo, включая базальную мембрану, костную и хрящевую ткань. In vitro большинство клеток животных может расти только при прикреплении к поверхностям посредством ВКМ. ВКМ также служит субстратом для миграции клеток. Однако его функции значительно шире механической и структурной поддержки, что имеет значение для пространственной организации развития, формирования ниш стволовых клеток и прогрессирования рака. ВКМ задает пространственный контекст для сигнальных процессов, опосредованных различными рецепторами факторов роста и молекулами клеточной адгезии, такими как интегрины. Физические свойства ВКМ также могут участвовать в передаче сигналов. Молекулы ВКМ способны сгибаться и растягиваться, а механическое натяжение может открывать скрытые участки, которые затем взаимодействуют с факторами роста или их рецепторами. Белки и структуры ВКМ могут определять поведение, полярность, миграцию, дифференцировку, пролиферацию и выживание клеток посредством взаимодействия с внутриклеточным цитоскелетом и передачи сигналов факторов роста. Интегрины и протеогликаны являются основными рецепторами адгезии к ВКМ; они совместно участвуют в передаче сигналов и определяют ее результаты, а значит, и судьбу клетки. В этом обзоре рассматривается развивающаяся концепция пространственной клеточной биологии ВКМ, прежде всего современное представление об интегринах и протеогликанах сульфата гепарана как о ключевых клеточных механизмах, воспринимающих, интегрирующих и преобразующих физическую и химическую информацию из окружающей среды. Это происходит либо за счет непосредственного взаимодействия с локальными участками адгезии, либо посредством регуляции глобальных клеточных процессов через сигнальные пути рецепторов факторов роста, что обеспечивает интеграцию внешних и внутренних сигналов в пространстве и времени.