Abstract

Celele sunt de obicei înconjurate de matricea extracelulară (ECM), iar aderența celulelor la ECM este un pas cheie în migrarea lor prin țesuturi. Integrinele sunt receptori importanți pentru ECM și formează structuri numite adeziuni focale (AF). Formarea și dezasamblarea FAs sunt reglementate dinamic în timpul migrației celulare. Aderarea la ECM a fost studiată în principal cu ajutorul celulelor cultivate pe un substrat acoperit cu ECM, unde rata de migrare a celulelor este determinată de rotația FA-urilor. Cu toate acestea, evenimentele moleculare care stau la baza dezasamblării FAs sunt mai puțin bine cunoscute. Am identificat recent atât un nou regulator al acestui proces de dezasamblare, cât și partenerii săi de interacțiune. Aici, rezumăm înțelegerea noastră a dezasamblării FA, concentrându-ne asupra proteinelor implicate în acest proces.

1. Introducere

Aderarea celulelor la ECM este esențială pentru reglarea morfologiei celulare, migrației, proliferării, supraviețuirii și diferențierii . Aceste funcții sunt indispensabile în timpul dezvoltării și pentru menținerea arhitecturii tisulare și pentru inducerea reparației tisulare. Integrinele sunt receptorii predominanți care mediază adeziunea celulară la componentele ECM . Integrinele sunt exprimate pe suprafața celulară sub formă de heterodimeri compuși din subunități α și β asociate necovalent. Ambele subunități sunt proteine transmembranare de tip I care conțin atât un domeniu extracelular mare responsabil de legarea la liganzii ECM, cât și o porțiune citoplasmatică (CP) care recrutează mai multe proteine intracelulare. La mamifere au fost caracterizate 18 subunități α- și 8 subunități β diferite, iar până în prezent au fost identificați 24 de heterodimeri de integrine distincte . Fiecare integrină recunoaște un ligand ECM distinct. Ca atare, repertoriul de integrine exprimate pe suprafața unei anumite celule acționează ca un senzor al mediului ECM .

Atașamentul celulelor la componentele ECM induce gruparea integrinelor pe suprafața celulară. Porțiunile citoplasmatice ale integrinelor grupate acționează apoi ca o platformă pentru recrutarea proteinelor celulare, cum ar fi proteinele adaptoare/scaffold și de semnalizare, pe suprafața internă a membranei plasmatice, unde formează structuri numite adeziuni focale (AF) (figura 1) . Proteinele adaptoare/scaffold din FA-uri, cum ar fi talina, paxilina, tensina, p130Cas și α-actinina, asigură legături puternice cu citoscheletul de actină și, astfel, conectează ferm celulele la ECM . Această legătură permite generarea tensiunii necesare pentru a modifica morfologia celulară și forța de tracțiune necesară pentru a deplasa corpul celular în timpul migrației. În plus, mai multe proteine de semnalizare, inclusiv kinaze sau fosfataze, sunt, de asemenea, recrutate pe FA, unde transmit semnale derivate din ECM către căile celulare care controlează proliferarea, supraviețuirea și migrația . În special, două tirozin-kinaze bine caracterizate, kinaza de adeziune focală (FAK) și Src, joacă roluri centrale în cascadele de semnalizare mediate de integrine . Deoarece integrinele nu au o activitate enzimatică intrinsecă, aceste tirozin-kinaze transmit semnale de la FA la mașinăria celulară prin fosforilarea mai multor proteine asociate cu integrina . Astfel, atât FAK, cât și Src acționează ca întrerupători moleculari care declanșează o varietate de răspunsuri celulare prin intermediul complexelor FA. Există multe recenzii excelente care discută modul în care semnalele mediate de integrine reglează comportamentul celular .

Figura 1

Aderarea celulară mediată de integrine la ECM. (a) Celulele suspendate aderă la suprafața ECM prin intermediul integrinelor. O parte din contactele de aderență născute cresc și formează adeziuni focale (AF) mature. (b) Integrinele funcționează ca un heterodimer compus din catene α și β. (c) Porțiunile citoplasmatice ale integrinelor recrutează mai multe proteine celulare și formează platforme reticulate pentru a regla atât citoscheletul de actină, cât și transducția semnalelor.

Procesul de adeziune celulară la ECM a fost studiat prin însămânțarea celulelor pe un substrat acoperit cu ECM în cultură . Aceste analize au contribuit la elucidarea procesului de atașare inițială a celulelor la ECM și la formarea structurilor de adeziune celulară mediate de integrine. Cu toate acestea, celulele trebuie, de asemenea, să se detașeze de ECM în timpul migrației, iar mecanismul și reglementarea dezasamblării structurilor de adeziune celulară sunt mai puțin studiate. Spre deosebire de majoritatea articolelor de sinteză care discută despre adeziunea celulară, noi ne concentrăm aici pe înțelegerea noastră a schimbării complexelor FA în timpul migrației celulare.

2. Aderarea celulelor prin formarea structurilor de adeziune focală

Celele aderă la ECM prin intermediul integrinelor și formează complexe FA, așa cum s-a discutat în altă parte . Numeroase proteine sunt implicate în adeziunea celulară mediată de integrine, iar aceste proteine sunt denumite în mod colectiv adezom . Printre acestea din urmă, talina este un regulator cheie al etapei inițiale de asamblare a FA . Talina conține două structuri de domenii unice, domeniile cap și tijă . Domeniul capului mediază legarea la CP al subunității β a integrinei, în timp ce domeniul tijei conține mai multe situsuri de legare pentru proteinele adezomului, inclusiv unul pentru CP al β-integrinei, două situsuri pentru actină și mai multe situsuri pentru vinculină. În plus, talina formează un dimer prin intermediul helixului său carboxi-terminal și, astfel, servește drept platformă centrală pentru a extinde cadrele structurale intracelulare mediate de interacțiunile proteină-proteină. Legătura talinei cu integrina stabilizează gruparea indusă de ligand a acesteia din urmă într-o etapă inițială a formării FA prin medierea reticulației integrinelor cu actina filamentoasă (F-actina) și cu proteinele de legare a F-actinei, cum ar fi vinculina și α-actina (figura 3(a)) . Această structură inițială, numită FA nazală, este imatură și adesea de scurtă durată . Cu toate acestea, unele dintre FA-urile născute cresc și formează FA-uri mature care necesită o tensiune bazată pe actină reglementată de mica GTPază Rho și de efectorul său ROCK .

3. Reglarea complexelor de adeziune focală în timpul migrației celulare

Stimularea formării complexelor FA sporește adeziunea celulelor la ECM, dând naștere la celule cu o morfologie împrăștiată [figura 2(i)]. În schimb, destabilizarea FAs reduce aderența la ECM și dă naștere la celule sferice neaderente [figura 2(ii)]. În timpul migrării celulelor pe un substrat, FA-urile se agață de ECM pentru a genera forțele necesare pentru a trage corpul celular înainte. Ulterior, celulele trebuie să se elibereze de ECM, astfel încât să continue mișcarea celulară. Ca atare, migrarea direcțională a celulei necesită formarea și reînnoirea continuă și coordonată a AF la marginea anterioară a corpului celular și eliberarea acestei atașări în partea din spate [figura 2(iii)] . Gruparea integrinelor este etapa inițială a adeziunii celulare și este stabilizată pentru a forma FA-uri prin legarea la fibrele de tensiune de actină într-un proces reglementat de Rho/ROCK . În schimb, extinderea microtubulilor la FA-uri declanșează dezasamblarea acestora și induce internalizarea ulterioară a integrinelor de la suprafața celulară . Prin urmare, asamblarea și dezasamblarea FAs sunt reglementate de mecanisme diferite. Deși soarta integrinelor internalizate nu a fost încă stabilită, mai multe studii au raportat transportul integrinelor internalizate de la marginea posterioară la marginea anterioară a corpului celular prin intermediul traficului de vezicule intracelulare . Această reciclare a integrinelor poate contribui la migrația celulară direcțională.

Figura 2

Formarea și reînnoirea FA-urilor în timpul migrației celulare. Formarea și reînnoirea FAs este crucială pentru aderența celulelor la ECM. Un raport mai mare de formare în raport cu cifra de afaceri duce la o adeziune stabilă (i). Pe de altă parte, un raport mai mare al turnover-ului în raport cu formarea duce la o adeziune instabilă (ii). În timpul migrației celulare, atât formarea rapidă, cât și reînnoirea rapidă a FA sunt necesare la marginea anterioară a migrației celulare, în timp ce reînnoirea FA este predominantă în partea posterioară (iii).

Figura 3

Formația și reînnoirea FA. (a) Procesul de formare a FAs. Atașarea celulelor la ECM induce gruparea integrinelor la locurile de atașare. Integrinele grupate recrutează proteine adaptoare citoplasmatice, cum ar fi talina, la porțiunea citoplasmatică a integrinelor. Proteinele de legare a actinei, cum ar fi vinculina și α-actinina, se leagă apoi de talină și conectează structura ECM la citoschelet prin intermediul integrinelor. (b) Procesul de reînnoire a FA. FAK fosforilată la Tyr397 joacă un rol în recrutarea regulatorului de endocitoză dinamină în FA prin interacțiunea cu proteina adaptoare Grb2. Extinderea MT-urilor inițiază internalizarea integrinelor într-o manieră dependentă de dinamină. În timpul procesului de endocitoză a integrinelor, se observă o defosforilare rapidă a FAK la Tyr397.

4. Factorii implicați în dezasamblarea FAs

Evenimentele moleculare care conduc la dezasamblarea FAs nu sunt încă bine cunoscute, deși recent s-au acumulat unele cunoștințe fragmentare . Cel mai important, s-a stabilit că microtubulii (MT) joacă un rol crucial în inducerea dezasamblării FA . MT-urile se extind până la AF și declanșează procesul de dezasamblare. În timpul etapei finale, internalizarea integrinelor este mediată de dinamină, o GTPază care reglează endocitoza, iar FAK este implicată în recrutarea dinaminei în FA (rezumată în figura 3(b)).

În secțiunile următoare, rezumăm proteinele implicate în dezasamblare și legăm implicarea lor în acest proces, astfel încât să generăm un model mai coordonat de dezasamblare pe baza descoperirilor recente. Diferiți factori de dezasamblare și structurile domeniilor acestora sunt ilustrate schematic în figura 4.

Figura 4

Structurile domeniilor factorilor de dezasamblare a FA. FAK: FERM (omologia proteinei 4.1, ezrin, radixină și moesină), PR (motiv bogat în prolină), FAT (focal adhesion targeting), pY (tirozină fosforilată), Dynamin: PH (pleckstrin homology), GED (GTPase effector domain), PTP-PEST: PR (proline-rich motif), SHP-2: SH2 (src homology 2 domain), PTP-1B: PR (motiv bogat în prolină), ERTD (domeniu de direcționare a reticulului endoplasmatic), m-Calpain: I (posibila regiune autoinhibitoare), IIa și IIb (domeniul proteazei), III (situsuri de legare a fosfolipidelor) și IV (regiunea care conține 4 motive EF-hand), ZF21: FYVE (Fab1, YOTB, Vac1 și EEA1), PH-like (pleckstrin homology-like).

4.1. Microtubuli

Importanța MT-urilor pentru dezasamblarea FA a fost demonstrată cu ajutorul nocodazolului, care întrerupe MT-urile polimerizate în celulele aderente la ECM . Expunerea celulelor la nocodazol stabilizează structurile FA prin împiedicarea dezasamblării lor și, astfel, îmbunătățește aderența celulelor la ECM. Îndepărtarea medicamentului din mediul de cultură inițiază dezasamblarea FA-urilor într-o manieră sincronă și recuperarea structurilor MT . Astfel, utilizarea acestui medicament ne permite să analizăm procesul de dezasamblare a FA independent de formarea FA. Fosforilarea tirozinei a proteinelor din cadrul FA-urilor crește în urma expunerii la nocodazol și scade rapid după îndepărtarea acestuia. Extinderea MTs la FAs a fost observată prin microscopie cu imagistică live, iar direcționarea MTs către FAs pare să declanșeze dezasamblarea FAs . Deoarece proteina motorului MT, kinesina-1, a fost implicată în reglarea dezasamblării FA induse de MT, MT pot furniza factori de dezasamblare la FA într-un mod dependent de kinesina-1.

Deoarece extinderea MT la FA declanșează eliberarea aderenței celulare și promovează migrația celulară, este interesant modul în care este reglată direcționarea MT la FA în timpul inducerii motilității celulare. Într-adevăr, GTPazele din familia Rho reglează capturarea și stabilizarea MT-urilor extinse la cortexul celular prin intermediul efectorilor lor din aval, iar MT-urile, la rândul lor, s-au dovedit a afecta activitatea Rho GTPazelor . Deși nu este clar în mod precis modul în care MT-urile țintesc FA-urile, filamentele de actină joacă probabil un rol.

4.2. Kinesina-1

Kinesina-1 este un membru al superfamiliei de proteine motorii kinesina și este cunoscută și sub numele de kinesina convențională . Kinesina-1 joacă un rol crucial în traficul de proteine de-a lungul MT-urilor polimerizate în direcția capătului plus al acestora. Inhibarea kineinei-1 în fibroblastele Xenopus, folosind fie un anticorp specific, fie exprimarea forțată a unui mutant dominant negativ, duce la stabilizarea FA-urilor însoțită de o creștere a dimensiunii acestora și o reducere a numărului lor, așa cum s-a observat în celulele expuse la nocodazol . Aceste constatări sugerează că activitatea kinesinei-1 este necesară pentru reînnoirea FA-urilor. Deși nocodazolul inhibă polimerizarea MTs, inhibarea activității kinesinei-1 nu afectează nici direcționarea MTs către FAs, nici dinamica de polimerizare a MTs . Acest lucru sugerează că factorii de dezasamblare a FA sunt transportați de-a lungul MT-urilor într-o manieră dependentă de kinezina-1.

4.3. Focal Adhesion Kinase

FAK este implicată atât în maturarea cât și în reînnoirea FAs . Cu toate acestea, deficitul de FAK are un efect mai mare asupra dezasamblării decât asupra formării FA-urilor, dând naștere la o rată redusă de reînnoire a FA-urilor care duce la o creștere a nivelului de FA-uri în stare de echilibru . FAK conține un domeniu N-terminal FERM (proteină 4.1, ezrin, radixină și homologie cu moesina), un domeniu central de kinază și un domeniu COOH-terminal de direcționare a adeziunii focale (FAT), așa cum este ilustrat în figura 4. Domeniul FERM se găsește în multe proteine și mediază interacțiunile proteină-proteină . S-a demonstrat că domeniul FERM al FAK se leagă de CP al integrinei β1 și de receptorii factorilor de creștere . O analiză recentă a structurii domeniului FERM a indicat că acesta se leagă de fanta catalitică a domeniului kinazei . Această interacțiune intramoleculară previne autofosforilarea lui Tyr397, care este o condiție prealabilă pentru fosforilarea succesivă a FAK de către Src. Autofosforilarea FAK la Tyr397 este crescută în celulele canceroase foarte mobile și invazive. Src se leagă de Tyr397 fosforilat și fosforilează în continuare mai multe reziduuri de tirozină din FAK, inclusiv Tyr576 și Tyr577 în cadrul domeniului kinazei, Tyr861 situat între domeniul kinazei și domeniul FAT și Tyr925 în cadrul domeniului FAT . Fosforilarea în cadrul domeniului kinazei este crucială pentru o activitate kinazică completă. Tyr861 fosforilat mediază interacțiunea FAK cu talina și paxilina. Fosforilarea la Tyr925 este necesară pentru interacțiunea FAK cu Grb2 . Legarea Grb2 de FAK contribuie la recrutarea dinaminei în FAs. Acest complex ternar este responsabil pentru internalizarea integrinelor și, astfel, induce reînnoirea FA-urilor. Cu toate acestea, rolul FAK în timpul dezasamblării FA nu este atât de simplu. În timp ce FAK pTyr397 este necesar pentru recrutarea dinaminei, defosforilarea sa este indusă după extinderea MT-urilor în FA-uri, iar aceasta este o etapă prealabilă pentru dezasamblarea succesivă a FA-urilor . Astfel, FAK este un regulator central al formării și dezasamblării FA-urilor și al transmiterii semnalelor mediate de integrine. Cu toate acestea, deficiența FAK are un efect redus asupra formării FA, dar s-a demonstrat totuși că stabilizează FA-urile. Rolurile FAK în timpul formării FA ar putea fi îndeplinite de alte kinaze redundante sau de alți factori recrutați în FA.

4.4. Dynamin

Dynamin este o GTPază care a fost identificată ca o proteină de legare a MT . Au fost identificate trei gene independente de dinamină. Dynamin I este exprimată în mod specific în neuroni, iar Dynamin III este exprimată exclusiv în testicule, plămâni și creier, în timp ce Dynamin II este exprimată ubiquitously . Structura domeniului comun al dinaminelor este prezentată în figura 4. Dinamina este necesară pentru internalizarea integrinelor în timpul rotației FA dependente de MT . Terminalul carboxil al dinaminei conține un motiv bogat în prolină (PR), care este indispensabil pentru asamblarea unui complex ternar cu FAK și Grb2 . Motivul PR al dinaminei interacționează, de asemenea, cu MT-urile. Dinaminele recrutate pe suprafața internă a membranei celulare se asamblează într-un inel în jurul FA-urilor și inițiază internalizarea integrinelor atunci când FA-urile sunt suficient de dezasamblate. Deficiența FAK reduce în mod semnificativ acumularea de dinamină în jurul FA-urilor . Interacțiunea polimerului de tubulină cu dinamina crește semnificativ activitatea GTPază a acesteia din urmă, deși semnificația fiziologică a acestui fapt este neclară .

4.5. Fosfataze

Un set specific de proteină tirozină fosfataze mediază defosforilarea FAK la Tyr397 după extinderea MTs la FAs . Printre acestea se numără PTP-PEST, SHP-2 și PTP-1B. Cu toate acestea, nu este clar dacă dezasamblarea FA necesită acțiunea concertată a tuturor celor trei fosfataze sau dacă acțiunea unei singure fosfataze este suficientă, în funcție de contextul celular.

Se știe că PTP-PEST reglează aderența și migrația celulară (figura 4) . După cum au raportat Zheng și colab., PTP-PEST defosforilează FAK la Tyr397 în urma activării de către un semnal oncogen indus de Ras . Ras induce activarea ERK prin intermediul cascadei Fgd1-Cdc42-PAK1-MEK1 care are ca rezultat final interacțiunea dintre FAK și PTP-PEST. ERK activat fosforilează FAK la Ser910, iar Ser910 fosforilat și reziduul Pro911 adiacent servesc drept situs de legare pentru peptidil-prolil cis/trans izomeraza (PIN1). PIN1 stimulează legarea FAK la PTP-PEST, într-un mod care depinde de activitatea de izomerază a PIN1, deși rolul exact al activității de izomerază nu este clar. PTP-PEST defosforilează apoi pTyr397 . În mod intrigant, substituirea FAK Tyr397 cu Phe promovează metastazarea fibroblastelor de șobolan transformate cu v-H-Ras.

SHP-2 poate, de asemenea, să defosforileze FAK la Tyr397 . SHP-2 conține două domenii SH2 la extremitatea sa N-terminală (figura 4), iar cel mai N-terminal dintre cele două acționează ca un inhibitor intramolecular al activității fosfatazei . Această inhibiție poate fi eliberată de Gab2, o proteină de andocare care conține un domeniu de homologie pleckstrin (PH). Gab2 se leagă de domeniul SH2 N-terminal și expune domeniul de fosfatază al SHP-2 prin eliberarea inhibiției intramoleculare . Deficitul de SHP-2 în celulele cultivate crește numărul de FA și afectează migrația celulară . Aceste constatări amintesc de fenotipul celulelor cu deficit de FAK. Cu toate acestea, nu există dovezi clare că SHP-2 se localizează la FAs în timpul schimbării acestora. SHP-2 ar putea fi recrutat în FA-uri prin interacțiunea cu tirozinele fosforilate ale Gab2 prin intermediul celor două domenii SH2 ale sale.

Există mai multe substraturi pentru PTP-1B în FA-uri, inclusiv FAK, Src și α-actinina . PTP-1B este un regulator complicat al FAK. Acesta mediază direct defosforilarea pTyr397, dar poate promova, de asemenea, fosforilarea aceluiași reziduu de tirozină de către Src . După cum a raportat Zhang, α-actinina joacă un rol-cheie în funcțiile duale ale PTP-1B . α-Actinina fosforilată la Tyr12 promovează disocierea Src legată de FAK la pTyr397. Acest lucru permite ca PTP-1B să defosforileze pTyr397 expus. Pe de altă parte, PTP-1B poate defosforila α-actinina pTyr12, astfel încât să crească fondul Src liber de α-actinină, care este apoi disponibil pentru a fosforila FAK. În același timp, PTP-1B poate activa Src prin defosforilarea Src pTyr527, care mediază inhibarea intramoleculară a activității Src. În general, defosforilarea FAK de către PTP-1B îmbunătățește fosforilarea ulterioară a FAK de către Src. Aceste funcții ale PTP-1B pot juca roluri în reînnoirea dinamică a FA în timpul atașării dinamice a celulelor, mai degrabă decât prin simpla promovare a detașării.

4.6. m-Calpaina

m-Calpaina, cunoscută și sub numele de Calpaina-2, este un membru al familiei calpainei de proteaze intracelulare dependente de calciu . Aceasta cuprinde cinci domenii distincte din punct de vedere funcțional și structural. Domeniul I este o posibilă regiune autoinhibitoare și este scindat prin autoliză. Domeniul II este un domeniu catalitic compus din două subdomenii divizate (IIa și IIb) legate de o buclă numită fantă catalitică. Domeniul III este o regiune de reglare putativă a activității proteazei și conține situsuri de legare a fosfolipidelor. Domeniul IV conține patru motive EF-hand care sunt necesare pentru legarea calciului.

S-a demonstrat că m-Calpaina reglează rotația FA-urilor prin scindarea mai multor proteine legate de FA, cum ar fi talina, FAK și paxilina . Talin este un substrat bine stabilit al m-Calpain în timpul rotației FAs . m-Calpain scindează un loc între domeniile capului și tijei și astfel declanșează ruperea structurală a cadrului FA . FAK este, de asemenea, scindată de m-Calpain între cele două domenii PR C-terminale. Descompunerea FA-urilor de către m-Calpain necesită, de asemenea, MT-uri . Chiar dacă rolul precis al MT-urilor în descompunerea FA-urilor de către m-Calpain nu este clar, se presupune că ZF21 joacă un rol, după cum se explică în secțiunea următoare . FAK se poate lega atât de ERK/MAPK, cât și de m-Calpain și ar putea fi o platformă prin care m-Calpain poate fi activată de ERK/MAPK . Se presupune că scindarea componentelor FAs de către m-Calpain facilitează internalizarea integrinelor prin întreruperea structurii mari interconectate a FAs.

4.7. ZF21

ZF21 conține un domeniu FYVE, care se leagă de fosfatidilinositol-3-fosfat care este îmbogățit în straturile lipidice ale membranelor plasmatice. Deși există 38 de proteine care conțin domeniul FYVE la mamifere, acestea nu au neapărat structuri de domenii sau funcții comune . ZF21 ne-a atras inițial atenția ca un posibil partener de interacțiune al cozii citoplasmatice a metaloproteinazei de tip membranar, MT1-MMP, dar ulterior s-a stabilit că este un regulator al schimbării FA . ZF21 este exprimat aproape omniprezent în diferite tipuri de celule adezive. Domeniul FYVE al ZF21 este situat la mijloc în proteină, iar regiunea C-terminală a proteinei conține o nouă structură proteică similară cu domeniul PH, dar lipsită de aminoacizii încărcați pozitiv necesari pentru a lega fosfolipidele . Este interesant faptul că ZF21 se leagă de mai multe proteine de dezasamblare a FA, inclusiv FAK, β-tubulină, m-Calpain și SHP-2 . Domeniul FYVE al ZF21 se leagă de FAK, iar domeniul de tip PH se leagă de β-tubulină. Aproape întregul lanț polipeptidic al ZF21 este necesar pentru legarea m-Calpain și SHP-2. Înlocuirea domeniului FYVE al ZF21 cu un domeniu corespunzător derivat din EEA1, un alt membru al proteinelor care conțin domeniul FYVE, anulează capacitatea sa de a se lega de FAK și îi anulează capacitatea de a media dezasamblarea FA indusă de MT.

Reducerea expresiei ZF21 în celule previne dezasamblarea FA indusă de MT, precum și evenimentele legate de dezasamblare, cum ar fi defosforilarea FAK la pTyr397 și internalizarea integrinelor. Legarea ZF21 la FAK este importantă pentru reglarea dezasamblării FA, deoarece înlocuirea domeniului FYVE cu cel al EEA1 anulează atât legarea FAK, cât și dezasamblarea FA . Domeniul de tip PH este, de asemenea, indispensabil pentru activitatea lui ZF21 . Luate împreună, aceste constatări sugerează că ZF21 se asociază cu veziculele endosomale care se deplasează pe MT-uri prin intermediul unei interacțiuni între domeniul FYVE și fosfatidilinositol-3-fosfat în membrana veziculelor. Domeniul asemănător PH, care mediază o interacțiune cu β-tubulina, poate contribui la stabilizarea interacțiunii ZF21 cu MTs și apoi se deplasează pe vezicule. Capacitatea ZF21 de a lega SHP-2 și m-Calpaina poate facilita transportul acestora din urmă către FA prin intermediul veziculelor încărcate pe MT-uri (figura 5). În urma direcționării MTs către FAs, ZF21 poate fi transferat către FAs, deoarece se poate lega de FAK, iar ZF21 transferat către FAs poate ulterior să ancoreze MTs la FAs. Gab2 din FAs poate facilita defosforilarea FAK de către SHP-2 transportat pe MTs. Se presupune că aceste evenimente sunt urmate de descompunerea componentelor FA de către activitatea proteolitică a m-Calpain.

Figura 5

Un model de recrutare a factorilor de dezasamblare în FA-uri. În acest model, ZF21 transportă factorii de dezasamblare a FA prin intermediul transportului intracelular de vezicule pe MT-uri. ZF21 se asociază cu veziculele endosomale prin legarea la fosfatidilinositol-(3)-fosfat prin intermediul domeniului său FYVE. m-Calpain și SHP-2 pot fi încărcate pe ZF21 transportate de vezicule. ZF21 se poate găsi, de asemenea, în FA-uri prin interacțiunea cu FAK, iar capacitatea lui ZF21 de a se lega de β-tubulină poate acționa ca o funcție de andocare a MT-urilor extinse în FA-uri pentru a descărca factorii transportați la destinație.

Importanța lui ZF21 pentru migrația celulară ne-a dat un indiciu pentru a înțelege rolul său în reînnoirea FA-urilor . Reducerea expresiei ZF21 prin shRNA în celulele canceroase a indus răspândirea celulelor pe ECM și a suprimat migrația celulară. Aderarea și migrația celulară mediată de integrine sunt importante în timpul invaziei și metastazelor celulelor canceroase, deși structurile asemănătoare FA nu sunt evident recognoscibile în majoritatea celulelor înconjurate de ECM. Într-adevăr, reducerea expresiei ZF21 în celulele de carcinom mamar uman MDA-MB231 suprimă formarea de colonii metastatice în plămâni după injectarea celulelor în vena cozii la șoareci. Cu toate acestea, este posibil ca ZF21 să reglementeze metastazarea celulelor canceroase prin mecanisme distincte de reglarea turnover-ului FAs.

5. Concluzie

Înțelegerea noastră a mecanismului de turnover al FA rămâne fragmentară. Cu toate acestea, mecanismele care guvernează migrația celulelor datorită adeziunii reglementate sunt cruciale pentru înțelegerea invaziei și metastazelor celulelor canceroase. Răsturnarea FA este inițiată de extinderea MT la FA și este finalizată prin internalizarea integrinelor de la suprafața celulară. Mai mulți factori au fost implicați în procesul de dezasamblare a FA. În special, ZF21, identificat recent, a aruncat o lumină asupra acestui proces, datorită capacității sale de a se lega de mai multe proteine implicate în dezasamblarea FA. Este de remarcat faptul că FA nu sunt observate în celulele cultivate într-o rețea de colagen, ceea ce indică faptul că prezența structurilor de aderență celulară bazate pe integrine depinde de faptul dacă celulele aderă la o suprafață rigidă (2D) sau sunt încorporate într-o ECM tridimensională (3D). Tehnologiile avansate de imagistică sunt instrumente puternice pentru elucidarea rolurilor dinamice ale factorilor de dezasamblare a FA în timpul migrației și invaziei celulare.

.