An Illustration of the Laminin-111 complex depicting the domain organization

层粘连蛋白(英語:Laminin)是细胞外基质的高分子量(~400至约900kDa)蛋白质。 它们是基底层英语Basal lamina基底膜的一层)的主要成分,是大多数细胞和器官的一个蛋白质网络基础。 层粘连蛋白是基底层的重要和生物活性部分,影响细胞分化,迁移和粘附[1][2]

层粘连蛋白是异源三聚体蛋白,其α-链,β-链和γ-链分別有五种,四种和三种遗传变体。 层粘连蛋白分子根据其链组成命名。例如层粘连蛋白-511含有α5,β1和γ1链[3]。已经在体内鉴定了14种其他链组合。 三聚体蛋白相交形成十字形结构,可以与其他细胞膜和细胞外基质分子结合[4]。三个较短的臂特别擅长与其他层粘连蛋白分子结合,这允许它们形成片。 长臂能够与细胞结合,这有助于将有组织的组织细胞锚定到膜上。

层粘连蛋白家族的糖蛋白是生物体几乎每个组织中结构支架的组成部分。 它们被分泌并掺入细胞相关的细胞外基质中。 层粘连蛋白对组织的维持和存活至关重要。 有缺陷的层粘连蛋白可导致肌肉形成不当,导致肌肉营养不良,致命的皮肤水疱病(交界性大疱性表皮松解症英语Junctional epidermolysis bullosa (medicine))和肾脏过滤器(腎病症候群)的缺陷[5]

类型编辑

已经鉴定了15种层粘连蛋白三聚体。 层粘连蛋白是不同的α-,β-和γ-链的组合[6]

  • 五种形式的α-链是:LAMA1,LAMA2,LAMA3(具有三种剪接形式),LAMA4,LAMA5
  • β-链包括:LAMB1,LAMB2,LAMB3,LAMB4(注意,没有已知的层粘连蛋白三聚体包含LAMB4,其功能仍然知之甚少)
  • γ链是:LAMC1,LAMC2,LAMC3

层粘连蛋白先前已经被发现,即层粘连蛋白-1,层粘连蛋白-2,层粘连蛋白-3等,但是命名法被改变以描述每种同种型中存在哪些链(层粘连蛋白-111,层粘连蛋白-211等)[3]。 此外,许多层粘连蛋白在层粘连蛋白命名法到位之前具有俗名(common names)[7][8]

旧的命名法 旧同义词 链组成 新的命名法
Laminin-1 EHS laminin α1β1γ1 Laminin-111
Laminin-2 Merosin α2β1γ1 Laminin-211
Laminin-3 S-laminin α1β2γ1 Laminin-121
Laminin-4 S-merosin α2β2γ1 Laminin-221
Laminin-5 / Laminin-5A Kalinin, epiligrin, nicein, ladsin α3Aβ3γ2 Laminin-332 / Laminin-3A32
Laminin-5B α3Bβ3γ2 Laminin-3B32
Laminin-6 / Laminin-6A K-laminin α3Aβ1γ1 Laminin-311 / Laminin-3A11
Laminin-7 / Laminin-7A KS-laminin α3Aβ2γ1 Laminin-321 / Laminin-3A21
Laminin-8 α4β1γ1 Laminin-411
Laminin-9 α4β2γ1 Laminin-421
Laminin-10 Drosophila-like laminin α5β1γ1 Laminin-511
Laminin-11 α5β2γ1 Laminin-521
Laminin-12 α2β1γ3 Laminin-213
Laminin-14 α4β2γ3 Laminin-423
α5β2γ2 Laminin-522
Laminin-15 α5β2γ3 Laminin-523

功能编辑

层粘连蛋白形成独立的网络,并通过entactin的IV型胶原蛋白英语Type IV collagen网络[9]纤连蛋白[10],和perlecan相关。 它们还通过整合素受体和其他质膜分子与细胞膜结合,如dystroglycan糖蛋白复合物和Lutheran血型糖蛋白[4]。 通过这些相互作用,层粘连蛋白有助于细胞附着和分化,细胞形状和运动,维持组织表型,促进组织存活[4][6]。 层粘连蛋白的这些生物学功能中的一些与特定的氨基酸序列或层粘连蛋白的片段有关[4]。 例如,位于层粘连蛋白α链上的序列[GTFALRGDNGDNGQ]促进内皮细胞的粘附[11]

层粘连蛋白α4分布在多种组织中,包括周围神经系统背根神经节骨骼肌毛细血管; 在神经肌肉接点处,它是突触专业化所必需的[12]。 层粘连蛋白-G结构域的结构已经被预测类似于五聚蛋白英语Pentraxins[13]

在神经发育中的作用编辑

层粘连蛋白-111是神经轴突将在体内和体外生长的主要底物。 例如,它奠定了发展视网膜神经节细胞从视网膜到顶盖的途径。 它也经常用作细胞培养实验中的底物。

在周围神经修复中的作用编辑

层粘连蛋白在周围神经损伤后在损伤部位富集并由施旺細胞分泌。 周围神经系统的神经元表达整合素受体,其附着于层粘连蛋白并在损伤后促进神经再生英语Neuroregeneration[14]

病理编辑

一种特定层粘连蛋白,层粘连蛋白-211的功能失调结构是一种形式的先天性肌营养不良英语Congenital muscular dystrophy的原因[15]。 层粘连蛋白-211由α2,β1和γ1链组成。 这种层粘连蛋白的分布包括大脑和肌肉纤维。 在肌肉中,它通过G结构域与α-dystroglycan和整合素α7-β1结合,并且通过另一端与细胞外基质结合。

上皮细胞粘附到基底膜所必需的层粘连蛋白-332异常,导致称为交界性大疱性表皮松解症英语Junctional epidermolysis bullosa (medicine)的病症,其特征在于全身性水疱,皮肤和粘膜的旺盛肉芽组织,以及凹陷的牙齿。

肾脏过滤器中的功能性层粘连蛋白-521导致蛋白质渗漏到尿液中和腎病症候群[5]

层粘连蛋白质结构域编辑

Laminin Domain I
鉴定
标志 Laminin_I
Pfam(蛋白家族查询站) PF06008
InterPro(蛋白数据整合站) IPR009254
Laminin Domain II
鉴定
标志 Laminin_II
Pfam(蛋白家族查询站) PF06009
InterPro(蛋白数据整合站) IPR010307
Laminin B (Domain IV)
鉴定
标志 Laminin_B
Pfam(蛋白家族查询站) PF00052
InterPro(蛋白数据整合站) IPR000034
Laminin EGF-like (Domains III and V)
 
crystal structure of three consecutive laminin-type epidermal growth factor-like (le) modules of laminin gamma1 chain harboring the nidogen binding site
鉴定
标志 Laminin_EGF
Pfam(蛋白家族查询站) PF00053
Pfam宗系 CL0001
InterPro(蛋白数据整合站) IPR002049
PROSITE(蛋白数据站) PDOC00021
SCOP(蛋白结构分类数据站) 1tle
Laminin G domain
 
laminin alpha 2 chain lg4-5 domain pair, ca1 site mutant
鉴定
标志 Laminin_G_1
Pfam(蛋白家族查询站) PF00054
Pfam宗系 CL0004
InterPro(蛋白数据整合站) IPR012679
SCOP(蛋白结构分类数据站) 1qu0
Laminin G domain
 
the structure of the ligand-binding domain of neurexin 1beta: regulation of lns domain function by alternative splicing
鉴定
标志 Laminin_G_2
Pfam(蛋白家族查询站) PF02210
Pfam宗系 CL0004
InterPro(蛋白数据整合站) IPR012680
SMART TSPN
Laminin N-terminal (Domain VI)
鉴定
标志 Laminin_N
Pfam(蛋白家族查询站) PF00055
Pfam宗系 CL0202
InterPro(蛋白数据整合站) IPR008211
SMART LamNT
SCOP(蛋白结构分类数据站) 1klo

层粘连蛋白含有几个保守蛋白质结构域

结构域I和结构域II编辑

层粘连蛋白是三聚体分子; 层粘连蛋白-1是α1β1γ1三聚体(Protein trimer)。 已经提出,来自层粘连蛋白A,B1和B2的结构域I和II可以聚集在一起形成三卷曲螺旋螺旋结构[16]

层粘连蛋白B结构域编辑

层粘连蛋白B结构域(也称为结构域IV)是功能未知的胞外(extracellular)模块。 它存在于许多不同的蛋白质中,包括来自基底膜硫酸乙酰肝素英语Heparan sulfate蛋白聚糖,来自秀丽隐杆线虫的层粘连蛋白样蛋白质和层粘连蛋白。 在短层粘连蛋白链(α4或β3)中未发现层粘连蛋白IV结构域。

EGF样结构域编辑

除了不同类型的球状结构域外,每个层粘连蛋白亚基在其前半部分含有长度约为60个氨基酸的连续重复序列,其中包括8个保守的半胱氨酸[17]。该结构域的三级结构在N端EGF样结构域英语EGF-like domain模块的三级结构相似[18][19]。 它也被称为'LE'或'层粘连蛋白型EGF样'结构域。 不同形式的层粘连蛋白中层粘连蛋白EGF样结构域的拷贝数量是高度可变的; 从3份至22份拷贝数量已被发现。在小家鼠的层粘连蛋白γ-1链中,第七个LE结构域已被证明是唯一一个与巢蛋白英语Nidogen具有高亲和力结合的结构域[20]。 结合位点位于C1-C3和C5-C6内的表面上[18][19]。 层粘连蛋白中长的连续层粘连蛋白EGF样结构域形成有限柔韧性的棒状元件,这决定了基底膜层粘连蛋白网络形成的空间间隔[21][22]

含有层粘连蛋白结构域的人类蛋白编辑

层粘连蛋白结构域I编辑

LAMA1; LAMA2英语LAMA2; LAMA3英语LAMA3; LAMA4英语LAMA4; LAMA5英语LAMA5;

层粘连蛋白结构域II编辑

LAMA1; LAMA2英语LAMA2; LAMA3英语LAMA3; LAMA4英语LAMA4; LAMA5英语LAMA5;

层粘连蛋白EGF样结构域(结构域III和V)编辑

AGRIN; ATRN; ATRNL1; CELSR1; CELSR2; CELSR3; CRELD1; HSPG2; LAMA1; LAMA2英语LAMA2; LAMA3英语LAMA3; LAMA4英语LAMA4; LAMA5英语LAMA5; LAMB1; LAMB2; LAMB3; LAMB4; LAMC1; LAMC2; LAMC3; MEGF10; MEGF12; MEGF6; MEGF8; MEGF9; NSR1; NTN1; NTN2L; NTN4; NTNG1; NTNG2; RESDA1; SCARF1; SCARF2; SREC; STAB1; USH2A;

层粘连蛋白G结构域(结构域IV)编辑

AGRIN; CELSR1; CELSR2; CELSR3; CNTNAP1; CNTNAP2; CNTNAP3; CNTNAP3B; CNTNAP4; CNTNAP5; COL11A1; COL11A2; COL12A1; COL14A1; COL15A1; COL16A1; COL18A1; COL19A1; COL20A1; COL21A1; COL22A1; COL24A1; COL27A1; COL5A1; COL5A3; COL9A1; CRB1; CRB2; CSPG4; EGFLAM; EYS; FAT; FAT2; FAT3; FAT4; GAS6; HSPG2; LAMA1; LAMA2英语LAMA2; LAMA3英语LAMA3; LAMA4英语LAMA4; LAMA5英语LAMA5; NELL1; NELL2; NRXN1; NRXN2; NRXN3; PROS1; SLIT1; SLIT2; SLIT3; SPEAR; THBS1; THBS2; THBS3; THBS4; USH2A;

层粘连蛋白N端(结构域VI)编辑

LAMA1; LAMA2英语LAMA2; LAMA3英语LAMA3; LAMA5英语LAMA5; LAMB1; LAMB2; LAMB3; LAMB4; LAMC1; LAMC3; NTN1; NTN2L; NTN4; NTNG1; NTNG2; USH2A;

参阅编辑

参考资料编辑

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外部链接编辑

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