Lexikon der Neurowissenschaft: Integrine
Integrine, Adhäsionsrezeptoren,Eintegrins, Familie von Zelladhäsionsmolekülen, welche das Anheften von Zellen an die Extrazellulärmatrix und Zell-Zell-Interaktionen vermittelt. Integrin-abhängige Zelladhäsion kontrolliert Zellwachstum, Zelldifferenzierung, Genexpression, Apoptose und Zellmotilität. Im Nervensystem sind Integrine an der Wanderung von Nervenzellen sowie an der Wegfindung und der Faszikulation von Axonen beteiligt, was z.B. im Nematoden Caenorhabditis elegans für das Integrin ina-1 nachgewiesen werden konnte. In Drosophila melanogaster wurde gezeigt, daß das Integrin Volado für das olfaktorische Kurzzeitgedächtnis benötigt wird. Integrine sind eine Familie von αβ-heterodimeren integralen Membranproteinen. Jede Untereinheit besitzt eine große extrazelluläre Domäne, eine Transmembrandomäne und in den meisten Fällen eine kurze cytoplasmatische Domäne. In Säugetieren kombinieren 16 verschiedene α-Integrin-Untereinheiten mit 8 verschiedenen β-Integrin-Untereinheiten, um mindestens 22 unterschiedliche αβ-Heterodimere zu bilden. Allgemein bestimmen die α-Untereinheiten die Ligandenbindung und Spezifität des Heterodimers, während die β-Untereinheiten breiter exprimiert sind und mit mehreren α-Untereinheiten dimerisieren können. Integrine erkennen eine Vielzahl von Liganden, darunter Proteine der Extrazellulärmatrix (z.B. Laminin, Fibronectin, Tenascin und Kollagen), Oberflächenmoleküle (z.B. ICAMs [Abk. für Eintracellular cell adhesion molecules]) und Plasmaproteine (z.B. Fibrinogen). Einige Integrine, wie z.B. das α5β1-Integrin, der "klassische" Fibronectin-Rezeptor, binden nur an ein einziges Protein der Extrazellulärmatrix (ECM-Protein), häufiger aber erkennt ein individuelles Integrin mehrere verschiedene ECM-Proteine. Zellen verfügen meist über mehrere Integrine, welche dasselbe ECM-Protein binden: Die Integrin-Expression ist damit oft redundant. Einige Integrine erkennen verschiedene Liganden, welche eine RGD-Sequenz (Arginin-Glycin-Aspartat) enthalten (z.B. Fibronectin, Vitronectin und Tenascin). Eine solche RGD-Sequenz besitzen in der Regel auch die Liganden, welche die homotype Zell-Zell-Adhäsion gewährleisten. – Eine Kombination von Liganden-induzierten Konformationsänderungen und Integrin-Clustering führt zur Reorganisation einer Vielzahl von intrazellulären Cytoskelettproteinen und Signalproteinen. Integrine verbinden Proteine der Extrazellulärmatrix (ECM-Proteine) auf der extrazellulären Seite der Zellmembran mit Cytoskelettproteinen und Actinfilamenten auf der cytoplasmatischen Seite ( siehe Abb. ). Die cytoplasmatischen Proteine α-Actinin und Talin binden an die β1-Integrin-Untereinheit. Darüber hinaus können α-Actinin und Talin β1-Integrin-Untereinheiten über Vinculin an Actinfilamente binden. Die Komplexbildung von Integrinen mit diesen cytoplasmatischen Proteinen und Actinfilamenten spielt eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung der Zelladhäsion, der Regulation der Zellform, der Zellmorphologie und der Zellmotilität und bei der Assoziation von Signalproteinen, welche Signaltransduktionswege regulieren. Die Tyrosinkinase FAK (Abk. für Efocal adhesion kinase) spielt eine zentrale Rolle in der Integrin-vermittelten Signaltransduktion. Die durch verschiedene Integrine vermittelten Signale können unterschiedliche Prozesse wie Zellwachstum, Differenzierung oder Apoptose regulieren.
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Integrine
Abb. 1: intra- und extrazelluläre Integrin-Interaktionen
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