Каналообразователи (грамицидин А) – это линейные полипептиды, образующие в мембране канал для транспорта ионов. Антибиотики-каналообразователи состоят из 15 аминокислотных остатков с гидрофобными радикалами. Две молекулы грамицидина А объединяются линейно в спирализованный димер (рис.71а). С одни концом полипептида связан этаноламин, с другим – формильная группа; концы с этаноламином обращены наружу и внутрь мембраны по принципу амфифильных липидов мембраны: остатки этаноламина играют роль гидрофильных «головок», а пептидные β-спирали - гидрофобных «хвостов»; подобный димер встраивается в мембрану и пронизывает ее. Спирали димера образуют гидрофильный канал, окруженный полярными группами пептидов (рис.71б), по которому перемещается ион. Канал функционирует, проводя ионы, около 1сек.; затем димер распадается, чтобы снова вступить в новые взаимодействия друг с другом. За это время через канал проходит 107 ионов. Принцип работы канала напоминает работу Nа+-канала и К+- канала.
Рис.71. Антибиотик-каналообразователь грамицидин А: схема (а)
Строения и расположения молекулы грамицидина А и схема (б)
расположения канала, образованного грамицидином А (Из:
Страйер,1985)
Раздел 3. Межклеточные взаимодействия,
Контакты и адгезия.
Процесс объединения клеток в ткани происходит в эмбриональном периоде развития организма. Ткани образуются в процессе избирательной сортировки клеток и формирования клеточных ансамблей. В процессе эволюционного перехода от одноклеточного организма к многоклето- чному возникли различные формы взаимодействия и соединения клеток в ткани и межклеточной обмен информации. Избирательная сортировка как этап образования ткани обеспечивается адгезивными взаимодействиями. При образовании тканей клетки не просто объединяются и соединяются друг с другом, а занимаются в ткани строго определенное положение необходимое для взаимодействия и функционирования клеток. Выполнение тканями своих функций обеспечивания сложными взаимодействиями с окружающей средой, чему также способствует адгезия клеток, связанная с сигнальными процессами. т.к. адгезивные молекулы участвуют в процессах межклеточной сигнализации.
Таким образом, в основе формирования, функционирования тканей и образования их в орган, развития организма и его функционирования лежат процессы взаимодействия клеток друг с другом и клеток с внеклеточным матриксом, то есть, межклеточные взаимодействия, которые можно считать универсальным для организма механизмом.
Межклеточные взаимодействия – это процессы взаимодействия клеток с другом. Они могут быть дистантными, (на расстоянии) и контактными.
Дистантные взаимодействия осуществляютсяпри помощи растворимых веществ, секретируемых клетками в окружающую среду и действующих на другие клетки. Эти вещества называется медиаторами или посредниками. В качестве медиаторов выступают гормоны, биогенные амины, антитела и другие биологически активные вещества. Они действуют на рецепторы клетки, вызывая определенные реакции при иммунном ответе, эмбриогенезе, развитии воспаления и других клеточных реакциях.
Контактные межклеточные взаимодействия играют ключевую роль в формообразовании ткани или органа, обеспечивая прочное соединение между клетками. Важную роль в установление контактов между клетками играет адгезия.
Взаимодействия клетка-клетка и клетка-внеклеточный матрикс обеспечивают такие важные жизненные процессы, как эмбриональное развитие, воспаление, иммунный ответ, заживление ран и образование и сохранение архитектоники тканей, дифференцировка клеток, рост и развитие организма.
Внеклеточный матрикс
Внеклеточный матрикс (межклеточное вещество) – это вещество, находящееся между клетками и состоящие из волокон и основного или аморфного вещества.
Основное вещество – это матрикс (от лат. matrix - основа) ткани, выполняющий метаболическую, гомеостатическую, трофическую, регуля- торную роль. Он играет ключевую роль в передаче сигнала, поддержание формы клетки, развитии, росте и миграции клетки. Состоит из воды, белков, углеводов (гликозаминогликанов), комплекса белков и углеводов (гликопротеины и протеогликаны) и минеральных веществ. Может быть в состоянии золя (более жидкое) и геля (студнеобразное), а в костной ткани – минерализованном твердом состоянии. Переход из состояния геля в золь осуществляется ферментом гиалуронидазой, который расщепляет гиалуроновую клетку основного вещества.
Углеводы (гликозаминогликаны) делятся на 4 группы: гиалуриновая кислота, хондратинсульфаты и дерматансульфаты, гепарансульфаты и гепарин, кератинсульфаты и образуют, за исключением гиалуроновой к-ты, комплексы с белками – гликопротеины и протеогликаны, которые выполняют следующие функции:
1 - образуют внеклеточные гели с различными размерами пор и разной плотности зарядов. Эти гели регулируют прохождение через матрикс небольших молекул;
2 - участвуют в межклеточной сигнализации, связываясь с факторами роста;
3 - регулируют ферментную активность секретируемых белков при воспалительных процессах, репарации раневой поверхности.
Одними из наиболее важных молекул внеклеточного матрикса являются гликопротеины фибронектин, ламинин и энтактин (нидо- ген).
Фибронектин – интегральной белок (рис. 72), состоящий из двух субъединиц, связанных дисульфидными связями. Фибронектин имеет участки связывания с коллагенами, гепарином, фибрином и мембраной клетки (рис. Ф. стр. 194.). Его функция: 1 - обеспечение адгезия между клетками и внеклеточным матриксом через молекулы интегрина (см.ниже); 2 - участие в миграции клеток; 3 - обеспечение снижения образования метастаз (при снижении концентрации фибронектина вероятность метастазирования увеличивается).
Рис.72. Схема строения (А) и место фибронектина в межклеточном