Solujen adheesioprosessia ECM:ään on tutkittu kylvämällä soluja ECM:llä päällystetylle alustalle viljelyssä . Nämä analyysit auttoivat selvittämään solujen alkuperäisen kiinnittymisen prosessia ECM:ään ja integriinivälitteisten solujen adheesiorakenteiden muodostumista. Solujen on kuitenkin myös irrottauduttava ECM:stä migraation aikana, ja solujen adheesiorakenteiden irtoamisen mekanismia ja säätelyä on tutkittu vähemmän. Toisin kuin useimmissa solujen adheesiota käsittelevissä katsausartikkeleissa, keskitymme tässä käsitykseemme FA-kompleksien vaihtumisesta solujen migraation aikana.

2. Solujen adheesio fokaalisten adheesiorakenteiden muodostumisen kautta

Solut kiinnittyvät ECM:ään integriinien välityksellä ja muodostavat FA-komplekseja, kuten muualla on käsitelty . Lukuisat proteiinit osallistuvat integriinivälitteiseen solujen adheesioon, ja näitä proteiineja kutsutaan yhteisesti adhesomiksi . Viimeksi mainituista taliini on keskeinen FA:n kokoonpanon alkuvaiheen säätelijä . Taliini sisältää kaksi ainutlaatuista domeenirakennetta, pään ja sauvan domeenit . Head-domeeni välittää sitoutumista integriinin β-alayksikön CP:hen, kun taas rod-domeeni sisältää useita adheesioproteiinien sitoutumiskohtia, mukaan lukien yksi β-integriinin CP:lle, kaksi paikkaa aktiinille ja useita paikkoja vinkuliinille. Lisäksi taliini muodostaa dimeerin karboksiterminaalisen kierteensä kautta ja toimii siten keskeisenä alustana solunsisäisten rakenteellisten kehysten laajentamiseksi proteiini-proteiini-interaktioiden välityksellä. Taliinin sitoutuminen integriiniin vakauttaa integriinin ligandin aiheuttamaa klusteroitumista FA:n muodostumisen alkuvaiheessa välittämällä integriinien ristisilloittumista filamenttisen aktiinin (F-aktiini) ja F-aktiiniä sitovien proteiinien, kuten vinkuliinin ja α-aktiniinin, kanssa (kuva 3(a)) . Tämä alkurakenne, jota kutsutaan syntyväksi FA:ksi, on epäkypsä ja usein lyhytikäinen . Osa nascent FA:ista kuitenkin kasvaa ja muodostaa kypsiä FA:ita, jotka vaativat aktiinipohjaista jännitystä, jota säätelevät Rho-pieni GTPaasi ja sen efektori ROCK .

3. Fokaalisten adheesiokompleksien säätely solumigraation aikana

Fa-kompleksien muodostumisen stimulaatio lisää solujen adheesiota ECM:ään, jolloin syntyy soluja, joilla on levittäytynyt morfologia (kuva 2(i)). Sitä vastoin FA-kompleksien epävakauttaminen vähentää adheesiota ECM:ään ja synnyttää pallomaisia tarttumattomia soluja (kuva 2(ii)). Solujen siirtyessä alustalle FA:t tarttuvat ECM:ään, jotta ne tuottavat tarvittavat voimat solurungon vetämiseksi eteenpäin. Tämän jälkeen solujen on irrottauduttava ECM:stä, jotta solujen liike voi jatkua. Näin ollen solun suuntautuva migraatio edellyttää jatkuvaa, koordinoitua FA:iden muodostumista ja vaihtumista solurungon etureunassa ja tämän kiinnittymisen irtoamista takareunassa (kuva 2(iii)) . Integriinien klusteroituminen on solun adheesion alkuvaihe, ja se stabiloituu FA:iden muodostamiseksi liittymällä aktiinin stressisäikeisiin Rho/ROCK:n säätelemässä prosessissa. Sitä vastoin mikrotubulusten ulottuminen FA:iin käynnistää niiden hajoamisen ja saa aikaan integriinien myöhemmän internalisoitumisen solun pinnalta . Näin ollen FA:iden kokoamista ja purkamista säätelevät erilaiset mekanismit. Vaikka sisäistettyjen integriinien kohtaloa ei ole vielä selvitetty, useissa tutkimuksissa on raportoitu sisäistettyjen integriinien kulkeutumisesta solun takaosasta solurungon etureunaan solunsisäisen vesikkelikaupan kautta . Tämä integriinien kierrätys saattaa vaikuttaa osaltaan solun suuntautuneeseen migraatioon.

Kuva 2

FA:n muodostuminen ja vaihtuminen solun migraation aikana. FA:iden muodostuminen ja vaihtuminen on ratkaisevaa solujen adheesion kannalta ECM:ään. Suurempi muodostumisen suhde turnoveriin nähden johtaa vakaaseen adheesioon (i). Toisaalta suurempi liikevaihdon suhde muodostumiseen johtaa epävakaaseen adheesioon (ii). Solumigraation aikana solun etureunalla tarvitaan sekä FA:n nopeaa muodostumista että FA:n liikevaihtoa, kun taas FA:n liikevaihto on hallitsevaa solun takareunalla (iii).

Kuva 3

FA:n muodostuminen ja liikevaihto. (a) FA:iden muodostumisprosessi. Solujen kiinnittyminen ECM:ään saa aikaan integriinien klusteroitumisen kiinnittymiskohtiin. Klusteroituneet integriinit rekrytoivat sytoplasmisia adaptoriproteiineja, kuten taliinia, integriinien sytoplasmiselle osalle. Aktiinia sitovat proteiinit, kuten vinkuliini ja α-aktiiniini, sitoutuvat sitten taliiniin ja yhdistävät ECM-rakenteen sytoskelettiin integriinin välityksellä. (b) FA:n vaihtumisprosessi. Tyr397:ssä fosforyloituneella FAK:lla on rooli endosytoosia säätelevän dynamiinin rekrytoinnissa FA:iin vuorovaikutuksessa adaptoriproteiini Grb2:n kanssa. MT:iden pidentyminen käynnistää integriinien internalisaation dynamiinista riippuvaisella tavalla. Integriinien endosytoosin aikana havaitaan FAK:n nopea defosforylaatio Tyr397:n kohdalla.

4. FA:iden hajoamiseen osallistuvat tekijät

FA:iden hajoamiseen johtavia molekyylitapahtumia ei vielä tunneta hyvin, vaikkakin viime aikoina on kertynyt jonkin verran fragmentaarista tietoa . Tärkeintä on, että mikrotubulusten (MT) on todettu olevan ratkaisevassa asemassa FA:n hajoamisen käynnistämisessä . MT:t ulottuvat FA:ille ja käynnistävät hajoamisprosessin. Loppuvaiheessa integriinien internalisaatiota välittää dynamiini, endosytoosia säätelevä GTPaasi, ja FAK osallistuu dynamiinin rekrytointiin FA:iin (yhteenveto kuvassa 3(b)).

Seuraavissa jaksoissa teemme yhteenvedon purkamiseen osallistuvista proteiineista ja linkitämme niiden osallisuuden tähän prosessiin, jotta voimme luoda koordinoidumman purkamismallin viimeaikaisten löydösten perusteella. Erilaiset purkamistekijät ja niiden domeenirakenteet on havainnollistettu kaavamaisesti kuvassa 4.

Kuva 4

FA:n purkamistekijöiden domeenirakenteet. FAK: FERM (proteiini 4.1, ezriini, radiksiini ja moesiinihomologia), PR (proliini-rikas motiivi), FAT (focal adhesion targeting), pY (fosforyloidut tyrosiinit), Dynamin: PH (pleckstrin-homologia), GED (GTPaasi-efektidomeeni), PTP-PEST: PR (proliini-rikas motiivi), SHP-2: SH2 (src-homologian 2-domeeni), PTP-1B: PR (proline-rich motif), ERTD (endoplasmic reticulum-targeting domain), m-Calpain: I (mahdollinen autoinhibitorinen alue), IIa ja IIb (proteaasidomeeni), III (oletetut fosfolipidien sitoutumiskohdat) ja IV (alue, joka sisältää 4 EF-käsimotiivia), ZF21: FYVE (Fab1, YOTB, Vac1 ja EEA1), PH-like (pleckstrin-homologian kaltainen).

4.1. Mikrotubulukset

MT:iden merkitys FA:n hajoamisessa on osoitettu käyttämällä nokodatsolia, joka hajottaa polymeroituneet MT:t soluissa, jotka ovat tarttuneet ECM:ään . Solujen altistaminen nokodatsolille vakauttaa FA-rakenteita estämällä niiden hajoamisen ja siten parantaa solujen tarttumista ECM:ään. Lääkkeen poistaminen elatusaineesta käynnistää FA:iden purkamisen synkronisesti ja MT-rakenteiden palautumisen . Näin ollen tämän lääkkeen käyttö mahdollistaa FA:n hajoamisprosessin analysoinnin FA:n muodostumisesta riippumatta. FA:ssa olevien proteiinien tyrosiinifosforylaatio lisääntyy nokodatsolialtistuksen jälkeen ja vähenee nopeasti sen poistamisen jälkeen. MT:iden ulottuminen FA:iin on havaittu elävällä kuvantamismikroskopialla, ja MT:iden kohdistaminen FA:iin näyttää laukaisevan FA:n hajoamisen . Koska MT-moottoriproteiinin kinesiini-1:n on todettu osallistuvan MT:n aiheuttaman FA:n hajoamisen säätelyyn, MT:t saattavat toimittaa hajoamistekijöitä FA:iin kinesiini-1-riippuvaisella tavalla.

Koska MT:iden ulottuminen FA:iin laukaisee solun adheesion irtoamisen ja edistää solujen migraatiota, on kiinnostavaa, miten MT:iden kohdentumista FA:iin säädellään solujen liikkuvuuden indusoimisen aikana. Rho-tuoteperheen GTPaasit säätelevätkin jatkettujen MT:iden kiinnittymistä ja stabiloitumista solukuorelle niiden myötävirran efektoreiden kautta, ja MT:iden on puolestaan osoitettu vaikuttavan Rho GTPaasien aktiivisuuteen . Vaikka ei olekaan täsmällisesti selvää, miten MT:t kohdistavat FA:t, aktiinifilamenteilla on oletettavasti oma roolinsa.

4.2. Kinesiini-1

Kinesiini-1 kuuluu motoristen proteiinien kinesiinisuperperheeseen ja tunnetaan myös nimellä tavanomainen kinesiini . Kinesiini-1:llä on ratkaiseva rooli proteiinien kuljettamisessa polymeroituneita MT:tä pitkin jälkimmäisen pluspään suuntaan. Kinesiini-1:n estäminen Xenopus-fibroblasteissa joko spesifisellä vasta-aineella tai dominantti-negatiivisen mutantin pakotetulla ilmentymisellä johtaa FA:iden stabiloitumiseen, johon liittyy niiden koon kasvaminen ja lukumäärän väheneminen, kuten havaittiin nokodatsolille altistetuissa soluissa . Nämä havainnot viittaavat siihen, että kinesiini-1:n aktiivisuus on välttämätöntä FA:iden vaihtumiselle. Vaikka nokodatsoli estää MT:iden polymerisaation, kinesiini-1-aktiivisuuden estäminen ei vaikuta MT:iden kohdentumiseen FA:iin eikä MT:iden polymerisaatiodynamiikkaan . Tämä viittaa siihen, että FA:n hajoamistekijät kulkeutuvat MT:tä pitkin kinesiini-1-riippuvaisella tavalla.

4.3. Fokaaliadheesiokinaasi

FAK osallistuu sekä FA:iden kypsymiseen että vaihtumiseen . FAK:n puutoksella on kuitenkin suurempi vaikutus FA:iden purkamiseen kuin niiden muodostumiseen, jolloin FA:iden vaihtumisnopeus pienenee, mikä johtaa FA:iden tasaisen tilan tason kasvuun . FAK sisältää N-terminaalisen FERM-domeenin (proteiini 4.1, ezriini, radiksiini ja moesiinihomologia), keskeisen kinaasidomeenin ja COOH-terminaalisen FAT-domeenin (focal adhesion-targeting), kuten kuvassa 4 on esitetty. FERM-domeenia esiintyy monissa proteiineissa ja se välittää proteiini-proteiini-interaktioita . FAK:n FERM-domeenin on osoitettu sitovan integriini β1:n CP:tä ja kasvutekijäreseptoreita . FERM-domeenin viimeaikainen rakenneanalyysi on osoittanut, että se sitoutuu kinaasidomeenin katalyyttiseen rakoon . Tämä molekyylinsisäinen vuorovaikutus estää Tyr397:n autofosforylaation, joka on edellytys Src:n suorittamalle FAK:n peräkkäiselle fosforylaatiolle. FAK:n autofosforylaatio Tyr397:n kohdalla on lisääntynyt erittäin liikkuvissa ja invasiivisissa syöpäsoluissa . Src sitoutuu fosforyloituneeseen Tyr397:ään ja fosforyloi edelleen useita tyrosiinijäännöksiä FAK:ssa, mukaan lukien Tyr576 ja Tyr577 kinaasidomeenissa, Tyr861, joka sijaitsee kinaasi- ja FAT-domeenin välissä, ja Tyr925 FAT-domeenissa . Fosforylaatio kinaasidomeenin sisällä on ratkaisevan tärkeää täydelle kinaasiaktiivisuudelle. Fosforyloitunut Tyr861 välittää FAK:n vuorovaikutusta taliinin ja paksilliinin kanssa . Fosforylaatio Tyr925:ssä on välttämätöntä FAK:n ja Grb2:n vuorovaikutukselle . Grb2:n sitoutuminen FAK:iin auttaa rekrytoimaan dynamiinin FA:iin . Tämä ternäärinen kompleksi on vastuussa integriinien sisäistämisestä ja käynnistää siten FA:iden vaihtumisen. FAK:n rooli FA:n purkamisen aikana ei kuitenkaan ole niin yksinkertainen. Vaikka pTyr397 FAK tarvitaan dynamiinin rekrytointiin, sen defosforylaatio indusoituu sen jälkeen, kun MT:t ovat laajentuneet FA:iin, ja tämä on edellytys FA:iden peräkkäiselle purkamiselle. Näin ollen FAK on keskeinen säätelijä FA:iden muodostumisessa ja purkamisessa sekä integriinivälitteisten signaalien välittämisessä. FAK:n puutteella ei kuitenkaan ole juurikaan vaikutusta FA:n muodostumiseen, mutta sen on kuitenkin osoitettu stabiloivan FA:ta. FAK:n tehtäviä FA:n muodostumisen aikana saattavat hoitaa muut redundantit kinaasit tai FA:iin rekrytoituvat tekijät.

4.4. FAK:n tehtävät FA:n muodostumisen aikana. Dynamin

Dynamin on GTPaasi, joka tunnistettiin MT:tä sitovaksi proteiiniksi . Kolme itsenäistä dynamiinigeeniä on tunnistettu. Dynamiini I ilmentyy erityisesti neuroneissa, ja Dynamiini III ilmentyy yksinomaan kiveksissä, keuhkoissa ja aivoissa, kun taas Dynamiini II ilmentyy ubiikkisesti . Dynamiinien yhteinen domeenirakenne on esitetty kuvassa 4. Dynamiinia tarvitaan integriinien internalisaatioon MT-riippuvaisen FA:n vaihdon aikana . Dynamiinin karboksyyliterminaali sisältää proliinirikkaan (PR) motiivin, joka on välttämätön ternäärisen kompleksin kokoamiselle FAK:n ja Grb2:n kanssa . Dynamiinin PR-motiivi on vuorovaikutuksessa myös MT:n kanssa. Solukalvon sisäpinnalle rekrytoidut dynamiinit kerääntyvät renkaaksi FA:iden ympärille ja käynnistävät integriinien internalisaation, kun FA:t ovat riittävästi hajonneet. FAK:n puute vähentää huomattavasti dynamiinin kerääntymistä FA:iden ympärille . Tubuliinipolymeerin vuorovaikutus dynamiinin kanssa lisää selvästi jälkimmäisen GTPaasiaktiivisuutta, vaikka tämän fysiologinen merkitys on epäselvä .

4.5. Fosfataasit

Spesifinen joukko proteiinityrosiinifosfataaseja välittää FAK:n defosforylaatiota Tyr397:ssä sen jälkeen, kun MT:t ovat laajentuneet FA:iin . Näihin kuuluvat PTP-PEST, SHP-2 ja PTP-1B. Ei kuitenkaan ole selvää, edellyttääkö FA:n purkaminen kaikkien kolmen fosfataasin yhteistoimintaa vai riittääkö yhden fosfataasin toiminta solukontekstista riippuen.

PTP-PEST:n tiedetään säätelevän solujen adheesiota ja migraatiota (kuva 4) . Kuten Zheng ym. ovat raportoineet, PTP-PEST defosforyloi FAK:n Tyr397:ssä onkogeenisen Ras-indusoidun signaalin aktivoidessa . Ras indusoi ERK:n aktivoitumisen Fgd1-Cdc42-PAK1-MEK1-kaskadin kautta, mikä lopulta johtaa FAK:n ja PTP-PEST:n vuorovaikutukseen. Aktivoitunut ERK fosforyloi FAK:n Ser910:ssä, ja fosforyloidut Ser910 ja viereinen Pro911-jäännös toimivat sitoutumiskohteena peptidyyli-prolyyli cis/trans-isomeraasille (PIN1). PIN1 stimuloi FAK:n sitoutumista PTP-PEST:iin tavalla, joka on riippuvainen PIN1:n isomeraasiaktiivisuudesta, vaikka isomeraasiaktiivisuuden tarkka rooli ei olekaan selvä. Tämän jälkeen PTP-PEST defosforyloi pTyr397 . Mielenkiintoista on, että FAK:n Tyr397:n korvaaminen Phe:llä edistää v-H-Ras-transformoitujen rotan fibroblastien metastaasia.

SHP-2 voi myös defosforyloida FAK:n Tyr397:n kohdalta . SHP-2 sisältää kaksi SH2-domeenia N-terminaalissaan (kuva 4), ja N-terminaalisin näistä kahdesta toimii fosfataasiaktiivisuuden intramolekulaarisena inhibiittorina . Tämä inhibitio voidaan vapauttaa Gab2:lla, joka on pleckstrin-homologiaa (PH) sisältävä telakoitumisproteiini. Gab2 sitoutuu N-terminaaliseen SH2-domeeniin ja paljastaa SHP-2:n fosfataasidomeenin vapauttamalla intramolekulaarisen eston . SHP-2:n puute viljellyissä soluissa lisää FA:n määrää ja heikentää solujen migraatiota . Nämä havainnot muistuttavat FAK-puutteisten solujen fenotyyppiä. Ei kuitenkaan ole selvää näyttöä siitä, että SHP-2 lokalisoituu FA:ille niiden vaihtumisen aikana. SHP-2 saattaa rekrytoitua FA:iin olemalla vuorovaikutuksessa Gab2:n fosforyloitujen tyrosiinien kanssa sen kahden SH2-domeenin välityksellä.

PTP-1B:llä on FA:issa useita substraatteja, kuten FAK, Src ja α-aktiniini . PTP-1B on monimutkainen FAK:n säätelijä. Se välittää suoraan pTyr397:n defosforylaatiota, mutta voi myös edistää saman tyrosiinijäännöksen fosforylaatiota Src:n toimesta . Kuten Zhang raportoi, α-aktiniinilla on keskeinen rooli PTP-1B:n kaksitahoisessa toiminnassa. Tyr12:ssa fosforyloitu α-aktiniini edistää FAK:iin sitoutuneen Src:n dissosioitumista pTyr397:n kohdalla. Näin PTP-1B voi defosforyloida altistuneen pTyr397:n. Toisaalta PTP-1B voi defosforyloida α-aktiniinin pTyr12 niin, että α-aktiniinista vapaa Src-varasto kasvaa, jolloin se on käytettävissä FAK:n fosforylointiin. Samalla PTP-1B voi aktivoida Src:tä defosforyloimalla Src:n pTyr527:n, mikä välittää Src:n aktiivisuuden intramolekulaarista estoa. Kaiken kaikkiaan PTP-1B:n suorittama FAK:n defosforylaatio tehostaa Src:n suorittamaa FAK:n fosforylaatiota. Näillä PTP-1B:n toiminnoilla voi olla merkitystä FAK:ien dynaamisessa vaihtuvuudessa solun dynaamisen kiinnittymisen aikana eikä pelkästään edistämällä irtoamista.

4.6. m-kalpain

m-kalpain, joka tunnetaan myös nimellä kalpain-2, on solunsisäisten kalsiumriippuvaisten proteaasien kalpainiperheen jäsen . Se käsittää viisi toiminnallisesti ja rakenteellisesti erilaista domeenia. Domeeni I on mahdollinen autoinhiboiva alue, ja se pilkkoutuu pois autolyysissä. Domeeni II on katalyyttinen domeeni, joka koostuu kahdesta jakautuneesta osa-alueesta (IIa ja IIb), jotka on yhdistetty silmukalla, jota kutsutaan katalyyttiseksi halkeamaksi. Domain III on proteaasiaktiivisuuden oletettu säätelyalue, ja se sisältää fosfolipidien sitoutumiskohtia. Domeeni IV sisältää neljä EF-käsimotiivia, jotka ovat välttämättömiä kalsiumin sitoutumiselle.

m-kalpaiinin on osoitettu säätelevän FA:iden liikevaihtoa pilkkomalla useita FA:iin liittyviä proteiineja, kuten taliinia, FAK:ta ja paxilliinia . Taliini on m-kalpaiinin vakiintunut substraatti FA:iden liikevaihdon aikana . m-kalpaiini pilkkoo pään ja sauvan domeenien välisen kohdan ja käynnistää siten FA:n rungon rakenteellisen hajoamisen . Myös m-kalpeiini pilkkoo FAK:n kahden C-terminaalisen PR-domeenin välistä . FA:n hajoaminen m-kalpaiinin toimesta edellyttää myös MT:tä . Vaikka MT:n tarkka rooli m-kalpaiinin suorittamassa FA:n hajottamisessa on epäselvä, ZF21:llä on oletettavasti rooli, kuten seuraavassa jaksossa selitetään . FAK voi sitoa sekä ERK/MAPK:ta että m-kalpainia, ja se saattaa olla alusta, jolla ERK/MAPK voi aktivoida m-kalpainia . FA:iden komponenttien pilkkominen m-kalpaiinilla helpottaa oletettavasti integriinien sisäistämistä häiritsemällä FA:iden toisiinsa liittyvää suurta rakennetta.

4.7. ZF21

ZF21 sisältää FYVE-domeenin, joka sitoutuu fosfatidylinositoli-3-fosfaattiin, joka on rikastunut plasmakalvojen lipidikerroksissa. Vaikka nisäkkäillä on 38 FYVE-domeenia sisältävää proteiinia, niillä ei välttämättä ole yhteisiä domeenirakenteita tai toimintoja . ZF21 kiinnitti aluksi huomiomme kalvotyyppisen metalloproteinaasin MT1-MMP:n sytoplasman hännän mahdollisena vuorovaikutuskumppanina, mutta myöhemmin sen todettiin olevan FA:n liikevaihdon säätelijä . ZF21 ilmentyy lähes ubiikkisesti erityyppisissä adheesiosoluissa. ZF21:n FYVE-domeeni sijaitsee proteiinin keskellä, ja proteiinin C-terminaalinen alue sisältää uudenlaisen proteiinin taitteen, joka on samanlainen kuin PH-domeeni, mutta josta puuttuvat positiivisesti varautuneet aminohapot, jotka ovat välttämättömiä fosfolipidin sitomiseksi . Mielenkiintoista on, että ZF21 sitoo useita FA:n hajoamisproteiineja, mukaan lukien FAK, β-tubuliini, m-kalpeiini ja SHP-2 . ZF21:n FYVE-domeeni sitoo FAK:ta, ja PH:n kaltainen domeeni sitoo β-tubuliinia. Lähes koko ZF21-polypeptidiketjua tarvitaan m-kalpaiinin ja SHP-2:n sitoutumiseen. ZF21:n FYVE-domeenin korvaaminen vastaavalla domeenilla, joka on peräisin EEA1:stä, toisesta FYVE-domeenin sisältävien proteiinien jäsenestä, poistaa sen kyvyn sitoa FAK:ia ja kumoaa sen kyvyn välittää MT:n aiheuttamaa FA:n hajoamista .

ZF21:n ilmentymisen vähentäminen soluissa estää MT:n aiheuttaman FA:n hajoamisen sekä hajoamiseen liittyvät tapahtumat, kuten FAK:n defosforylaation pTyr397:n kohdalla ja integriinien internalisoitumisen . ZF21:n sitoutuminen FAK:iin on tärkeää FA:n hajoamisen säätelyssä, koska FYVE-domeenin korvaaminen EEA1:n domeenilla poistaa sekä FAK:n sitoutumisen että FA:n hajoamisen . PH:n kaltainen domeeni on myös välttämätön ZF21:n toiminnalle . Kaiken kaikkiaan nämä havainnot viittaavat siihen, että ZF21 assosioituu MT:llä liikkuviin endosomaalisiin vesikkeleihin FYVE-domeenin ja vesikkelin kalvolla olevan fosfatidyyliinositoli-3-fosfaatin välisen vuorovaikutuksen kautta. PH:n kaltainen domeeni, joka välittää vuorovaikutusta β-tubuliinin kanssa, voi auttaa vakauttamaan ZF21:n vuorovaikutusta MT:iden kanssa ja kulkea sitten vesikkelien päällä. ZF21:n kyky sitoa SHP-2:ta ja m-kalpaiinia voi helpottaa jälkimmäisten kulkeutumista FA:han MT:hen lastattujen vesikkelien kautta (kuva 5). Kun MT:t on kohdistettu FA:ille, ZF21 voi siirtyä FA:ille, koska se voi sitoa FAK:ta, ja FA:ille siirtynyt ZF21 voi myöhemmin ankkuroida MT:t FA:ille. FA:issa oleva Gab2 voi helpottaa FAK:n defosforylaatiota SHP-2:lla, joka on MT:ssä. Näitä tapahtumia seuraa oletettavasti FA-komponenttien hajoaminen m-kalpainin proteolyyttisen aktiivisuuden avulla.

Kuva 5

Malli hajotustekijöiden rekrytoinnista FA:ille. Tässä mallissa ZF21 kuljettaa FA:n hajotustekijöitä solunsisäisen vesikkelikuljetuksen kautta MT:ssä. ZF21 assosioituu endosomaalisiin vesikkeleihin sitoutumalla FYVE-domeeninsa kautta fosfatidylinositoli-(3)-fosfaattiin. m-kalpaiini ja SHP-2 voivat latautua vesikkelien kuljettamaan ZF21:een. ZF21 löytyy myös FA:ista vuorovaikutuksessa FAK:n kanssa, ja ZF21:n kyky sitoa β-tubuliinia voi toimia pitkittyneiden MT:iden telakoitumistoimintona FA:iin, jotta kuljetetut tekijät purkautuvat määränpäässä.

ZF21:n merkitys solujen migraatiossa antoi meille vihjeen ymmärtää sen roolia FA:iden liikevaihdossa . ZF21-ekspression alentaminen shRNA:lla syöpäsoluissa indusoi solujen leviämistä ECM:ään ja tukahdutti solujen migraatiota. Integriinivälitteinen solujen adheesio ja migraatio ovat tärkeitä syöpäsolujen invaasion ja metastaasin aikana, vaikka FA:n kaltaiset rakenteet eivät ole selvästi tunnistettavissa useimmissa ECM:n ympäröimissä soluissa. ZF21:n ilmentymisen kumoaminen ihmisen rintarauhaskarsinooman MDA-MB231-soluissa tukahduttaa metastaattisten pesäkkeiden muodostumista keuhkoissa sen jälkeen, kun soluja on ruiskutettu hiirten häntälaskimoon. On kuitenkin mahdollista, että ZF21 säätelee syöpäsolujen etäpesäkkeitä mekanismeilla, jotka eroavat FA:n liikevaihdon säätelystä.

5. Johtopäätös

Ymmärtämyksemme FA:n liikevaihdon mekanismista on edelleen hajanainen. Säädellystä adheesiosta johtuvaa solujen migraatiota säätelevät mekanismit ovat kuitenkin ratkaisevan tärkeitä syöpäsolujen invaasion ja metastaasin ymmärtämisen kannalta. FA:iden kierto käynnistyy MT:iden ulottumisesta FA:iin ja päättyy integriinien sisäistymiseen solun pinnalta. FA:n purkautumisprosessiin on yhdistetty useita tekijöitä. Erityisesti äskettäin tunnistettu ZF21 on valottanut tätä prosessia, koska se kykenee sitomaan useita FA:n purkamiseen osallistuvia proteiineja. On huomattava, että FA:ta ei havaita soluissa, joita viljellään kollageeniverkossa, mikä osoittaa, että integriinipohjaisten solujen adheesiorakenteiden esiintyminen riippuu siitä, ovatko solut kiinni jäykällä pinnalla (2D) vai upotettuina kolmiulotteiseen ECM:ään (3D). Kehittyneet kuvantamistekniikat ovat tehokkaita välineitä FA:n purkutekijöiden dynaamisten roolien selvittämiseksi solujen migraation ja invaasion aikana.