Laminine - Laminin

Une illustration du complexe Laminin-111 illustrant l'organisation du domaine

Les laminines sont des protéines de haut poids moléculaire (~400 à ~900 kDa) de la matrice extracellulaire . Ils sont un composant majeur de la lame basale (l'une des couches de la membrane basale ), une fondation du réseau de protéines pour la plupart des cellules et des organes. Les laminines sont une partie importante et biologiquement active de la lame basale, influençant la différenciation, la migration et l'adhésion cellulaires.

Les laminines sont des protéines hétérotrimériques qui contiennent une chaîne , une chaîne et une chaîne , trouvées respectivement dans cinq, quatre et trois variantes génétiques. Les molécules de laminine sont nommées en fonction de la composition de leur chaîne. Ainsi, la laminine-511 contient les chaînes α5, 1 et 1. Quatorze autres combinaisons de chaînes ont été identifiées in vivo. Les protéines trimères se croisent pour former une structure en forme de croix qui peut se lier à d'autres molécules de la membrane cellulaire et de la matrice extracellulaire. Les trois bras plus courts sont particulièrement efficaces pour se lier à d'autres molécules de laminine, ce qui leur permet de former des feuilles. Le bras long est capable de se lier aux cellules, ce qui aide à ancrer les cellules tissulaires organisées à la membrane.

La famille des glycoprotéines des laminines fait partie intégrante de l'échafaudage structurel dans presque tous les tissus d'un organisme. Ils sont sécrétés et incorporés dans des matrices extracellulaires associées aux cellules. La laminine est vitale pour le maintien et la survie des tissus. Des laminines défectueuses peuvent entraîner une formation incorrecte des muscles, entraînant une forme de dystrophie musculaire, une maladie mortelle des cloques cutanées ( épidermolyse bulleuse jonctionnelle ) et des défauts du filtre rénal ( syndrome néphrotique ).

Les types

Quinze trimères de laminine ont été identifiés. Les laminines sont des combinaisons de différentes chaînes alpha, bêta et gamma.

  • Les cinq formes de chaînes alpha sont : LAMA1 , LAMA2 , LAMA3 (qui a trois formes d'épissage), LAMA4 , LAMA5
  • Les chaînes bêta incluent : LAMB1 , LAMB2 , LAMB3 , LAMB4 (notez qu'aucun trimère de laminine connu n'incorpore LAMB4 et que sa fonction reste mal comprise)
  • Les chaînes gamma sont : LAMC1 , LAMC2 , LAMC3

Les laminines étaient auparavant numérotées au fur et à mesure de leur découverte, c'est-à-dire laminine-1, laminine-2, laminine-3, etc., mais la nomenclature a été modifiée pour décrire les chaînes présentes dans chaque isoforme (laminine-111, laminine-211, etc. ). De plus, de nombreuses laminines avaient des noms communs avant que l'une ou l'autre nomenclature des laminines ne soit en place.

Ancienne nomenclature Vieux synonymes Composition de la chaîne Nouvelle nomenclature
Laminine-1 laminine EHS α1β1γ1 Laminine-111
Laminine-2 Mérosine α2β1γ1 Laminine-211
Laminine-3 S-laminine α1β2γ1 Laminine-121
Laminine-4 S-mérosine α2β2γ1 Laminine-221
Laminine-5 / Laminine-5A Kalinine, épiligrine, niceine, ladsine α3Aβ3γ2 Laminine-332 / Laminine-3A32
Laminine-5B α3Bβ3γ2 Laminine-3B32
Laminine-6 ​​/ Laminine-6A K-laminine α3Aβ1γ1 Laminine-311 / Laminine-3A11
Laminine-7 / Laminine-7A KS-laminine α3Aβ2γ1 Laminine-321 / Laminine-3A21
Laminine-8 α4β1γ1 Laminine-411
Laminine-9 α4β2γ1 Laminine-421
Laminine-10 Laminine de type drosophile α5β1γ1 Laminine-511
Laminine-11 α5β2γ1 Laminine-521
Laminine-12 α2β1γ3 Laminine-213
Laminine-14 α4β2γ3 Laminine-423
α5β2γ2 Laminine-522
Laminine-15 α5β2γ3 Laminine-523

Fonction

Les laminines forment des réseaux indépendants et sont associées aux réseaux de collagène de type IV via l' entactine , la fibronectine et le perlecan . Ils se lient également aux membranes cellulaires par l'intermédiaire des récepteurs de l' intégrine et d'autres molécules de la membrane plasmique , telles que le complexe glycoprotéique dystroglycane et la glycoprotéine du groupe sanguin luthérien. Grâce à ces interactions, les laminines contribuent de manière critique à l'attachement et à la différenciation cellulaires, à la forme et au mouvement des cellules, au maintien du phénotype tissulaire et à la promotion de la survie des tissus. Certaines de ces fonctions biologiques de la laminine ont été associées à des séquences d'acides aminés spécifiques ou à des fragments de laminine. Par exemple, la séquence peptidique [GTFALRGDNGDNGQ], située sur la chaîne alpha de la laminine, favorise l'adhésion des cellules endothéliales.

La laminine alpha4 est distribuée dans une variété de tissus, y compris les nerfs périphériques , le ganglion de la racine dorsale , le muscle squelettique et les capillaires ; au niveau de la jonction neuromusculaire , il est nécessaire à la spécialisation synaptique . Il a été prédit que la structure du domaine laminine-G ressemblerait à celle de la pentraxine .

Rôle dans le développement neural

La laminine-111 est un substrat majeur le long duquel les axones nerveux vont croître, à la fois in vivo et in vitro. Par exemple, il établit un chemin que les cellules ganglionnaires rétiniennes en développement suivent sur leur chemin de la rétine au tectum. Il est également souvent utilisé comme substrat dans les expériences de culture cellulaire. La présence de laminine-1 peut influencer la façon dont le cône de croissance répond à d'autres signaux. Par exemple, les cônes de croissance sont repoussés par la nétrine lorsqu'ils sont cultivés sur de la laminine-111, mais sont attirés par la nétrine lorsqu'ils sont cultivés sur de la fibronectine. Cet effet de la laminine-111 se produit probablement par un abaissement de l'AMP cyclique intracellulaire.

Rôle dans la réparation des nerfs périphériques

Les laminines sont enrichies au site de la lésion après une lésion nerveuse périphérique et sont sécrétées par les cellules de Schwann . Les neurones du système nerveux périphérique expriment des récepteurs d'intégrine qui se fixent aux laminines et favorisent la neurorégénération après une blessure.

Pathologie

La structure dysfonctionnelle d'une laminine particulière, la laminine-211, est la cause d'une forme de dystrophie musculaire congénitale . La laminine-211 est composé d'une α2 , un β1 et une y1 chaînes. La distribution de cette laminine comprend le cerveau et les fibres musculaires. Dans le muscle, il se lie à l' alpha dystroglycane et à l' intégrine alpha7 - beta1 via le domaine G, et via l'autre extrémité, il se lie à la matrice extracellulaire .

La laminine-332 anormale, essentielle à l'adhésion des cellules épithéliales à la membrane basale, conduit à une affection appelée épidermolyse bulleuse jonctionnelle , caractérisée par des cloques généralisées, un tissu de granulation exubérant de la peau et des muqueuses et des dents piquées.

La laminine-521 défectueuse dans le filtre rénal provoque une fuite de protéines dans l'urine et un syndrome néphrotique .

Rôle dans le cancer

Certaines des isoformes de laminine ont été impliquées dans la physiopathologie du cancer. La majorité des transcrits qui abritent un site d'entrée interne du ribosome (IRES) sont impliqués dans le développement du cancer via les protéines correspondantes. Un événement crucial dans la progression tumorale appelé transition épithéliale à mésenchymateuse (EMT) permet aux cellules cancéreuses d'acquérir des propriétés invasives. L'activation traductionnelle du composant de la matrice extracellulaire laminine B1 (LAMB1) au cours de l'EMT a été récemment rapportée, suggérant un mécanisme médié par l'IRES. Dans cette étude, l'activité IRES de LamB1 a été déterminée par des tests de rapporteurs bicistroniques indépendants. Des preuves solides excluent un impact du promoteur cryptique ou des sites d'épissage sur la traduction IRES de LamB1. En outre, aucune autre espèce d'ARNm de LamB1 provenant de sites alternatifs de démarrage de la transcription ou de signaux de polyadénylation n'a été détectée qui explique son contrôle traductionnel. La cartographie de la région 5'-non traduite de LamB1 (UTR) a révélé le motif minimal LamB1 IRES entre -293 et ​​-1 en amont du codon de départ. Notamment, la purification par affinité d'ARN a montré que la protéine La interagit avec l'IRES LamB1. Cette interaction et sa régulation au cours de l'EMT ont été confirmées par immunoprécipitation des ribonucléoprotéines. De plus, La a pu moduler positivement la traduction de LamB1 IRES. En résumé, ces données indiquent que l'IRES LamB1 est activé en se liant à La, ce qui conduit à une régulation positive de la traduction au cours de l'EMT hépatocellulaire.

Utilisation en culture cellulaire

Avec d'autres composants majeurs de la MEC, tels que les collagènes et la fibronectine, les laminines ont été utilisées pour améliorer la culture de cellules de mammifères, en particulier dans le cas de cellules souches pluripotentes, ainsi que certaines cultures de cellules primaires, qui peuvent être difficiles à propager sur d'autres substrats. Deux types de laminines d'origine naturelle sont disponibles dans le commerce. La laminine-111 extraite des sarcomes de souris est un type de laminine populaire, ainsi que des mélanges de laminine du placenta humain, qui peuvent correspondre principalement à la laminine-211, 411 ou 511, selon le fournisseur. Les diverses isoformes de laminine sont pratiquement impossibles à isoler à partir de tissus sous forme pure en raison d'une réticulation étendue et de la nécessité de conditions d'extraction difficiles, telles que des enzymes protéolytiques ou un faible pH, qui provoquent une dégradation. Ainsi, des laminines recombinantes sont produites depuis l'an 2000. Cela a permis de tester si les laminines pouvaient avoir un rôle important in vitro comme elles l'ont dans le corps humain. En 2008, deux groupes ont indépendamment montré que les cellules souches embryonnaires de souris peuvent être cultivées pendant des mois sur la laminine-511 recombinante. Plus tard, Rodin et al. ont montré que la laminine-511 recombinante peut être utilisée pour créer un environnement de culture cellulaire défini et totalement exempt de xéno pour cultiver des cellules ES pluripotentes humaines et des cellules iPS humaines.

Domaines de laminine

Domaine de laminine I
Identifiants
symbole Laminine_I
Pfam PF06008
InterPro IPR009254
Domaine laminique II
Identifiants
symbole Laminine_II
Pfam PF06009
InterPro IPR010307
Laminine B (Domaine IV)
Identifiants
symbole Laminine_B
Pfam PF00052
InterPro IPR000034
Laminine EGF-like (Domaines III et V)
PDB 1klo EBI.jpg
structure cristalline de trois modules consécutifs de type laminine de type facteur de croissance épidermique (le) de chaîne laminine gamma1 hébergeant le site de liaison du nidogène
Identifiants
symbole Laminine_EGF
Pfam PF00053
Clan Pfam CL0001
InterPro IPR002049
PROSITE PDOC00021
SCOP2 1tle / SCOPe / SUPFAM
Domaine de la laminine G
PDB 1okq EBI.jpg
paire de domaines lg4-5 de chaîne alpha 2 de laminine, mutant du site cal
Identifiants
symbole Laminine_G_1
Pfam PF00054
Clan Pfam CL0004
InterPro IPR012679
SCOP2 1qu0 / SCOPe / SUPFAM
Domaine de la laminine G
PDB 1c4r EBI.jpg
la structure du domaine de liaison au ligand de la neurexine 1beta : régulation de la fonction du domaine lns par épissage alternatif
Identifiants
symbole Laminine_G_2
Pfam PF02210
Clan Pfam CL0004
InterPro IPR012680
INTELLIGENT TSPN
Laminine N-terminale (Domaine VI)
Identifiants
symbole Laminine_N
Pfam PF00055
Clan Pfam CL0202
InterPro IPR008211
INTELLIGENT LamNT
SCOP2 1klo / SCOPe / SUPFAM

Les laminines contiennent plusieurs domaines protéiques conservés .

Laminine I et Laminine II

Les laminines sont des molécules trimères ; la laminine-1 est un trimère alpha1 beta1 gamma1 . Il a été suggéré que les domaines I et II de la laminine A, B1 et B2 peuvent se réunir pour former une structure à triple hélice hélicoïdale .

Laminine B

Le domaine laminine B (également connu sous le nom de domaine IV) est un module extracellulaire de fonction inconnue. On le trouve dans un certain nombre de protéines différentes , notamment le protéoglycane de sulfate d'héparane de la membrane basale , une protéine de type laminine de Caenorhabditis elegans et la laminine. Le domaine de laminine IV n'est pas trouvé dans les chaînes de laminine courtes (alpha4 ou bêta3).

Laminine EGF-like

Outre les différents types de domaines globulaires , chaque sous-unité de laminine contient, dans sa première moitié, des répétitions consécutives d'environ 60 acides aminés de longueur qui incluent huit cystéines conservées . La structure tertiaire de ce domaine est à distance similaire dans son extrémité N à celle du module de type EGF . Il est également connu sous le nom de domaine « LE » ou « de type EGF de type laminine ». Le nombre de copies du domaine laminine-like EGF dans les différentes formes de laminines est très variable ; de 3 à 22 exemplaires ont été trouvés. Dans la chaîne de la laminine gamma-1 de souris , le septième domaine LE s'est avéré être le seul qui se lie avec une haute affinité au nidogène . Les sites de liaison sont situés en surface à l'intérieur des boucles C1-C3 et C5-C6. De longs réseaux consécutifs de domaines de type EGF de laminine dans les laminines forment des éléments en forme de bâtonnet de flexibilité limitée, qui déterminent l'espacement dans la formation des réseaux de laminine des membranes basales .

Laminine G

Le domaine globulaire de la laminine (G), également connu sous le nom de domaine LNS (Laminin-alpha, Neurexin and Sex hormone-binding globulin), a en moyenne 177 acides aminés de long et peut être trouvé en une à six copies dans divers membres de la famille des laminines. ainsi que dans un grand nombre d'autres protéines extracellulaires . Par exemple, toutes les chaînes alpha de laminine ont cinq domaines de laminine G, toutes les protéines de la famille du collagène ont un domaine de laminine G, les protéines CNTNAP ont quatre domaines de laminine G, tandis que les neurexines 1 et 2 contiennent chacune six domaines de laminine G. En moyenne, environ un quart des protéines qui contiennent des domaines de laminine G sont absorbés par ces domaines de laminine G eux-mêmes. Le plus petit domaine de laminine G se trouve dans l'une des protéines de collagène (COL24A1; 77 AA) et le plus grand domaine dans TSPEAR (219 AA).

La fonction exacte des domaines de Laminine G est restée insaisissable, et une variété de fonctions de liaison a été attribuée à différents modules de Laminine G. Par exemple, les chaînes de laminine alpha1 et alpha2 ont chacune cinq domaines C-terminaux de laminine G, où seuls les domaines LG4 et LG5 contiennent des sites de liaison pour l'héparine, les sulfates et le récepteur de surface cellulaire dystroglycane . Les protéines contenant de la laminine G semblent avoir une grande variété de rôles dans l' adhésion cellulaire , la signalisation , la migration , l' assemblage et la différenciation .

Laminine N-terminale

L' assemblage de la membrane basale est un processus coopératif dans lequel les laminines polymérisent via leur domaine N-terminal (LN ou domaine VI) et s'ancrent à la surface cellulaire via leurs domaines G. Les nétrines peuvent également s'associer à ce réseau via des interactions de domaine LN hétérotypiques. Cela conduit à une signalisation cellulaire via les intégrines et le dystroglycane (et éventuellement d'autres récepteurs) recrutés sur la laminine adhérente. Cet auto-assemblage dépendant du domaine LN est considéré comme crucial pour l'intégrité des membranes basales, comme le soulignent les formes génétiques de la dystrophie musculaire contenant la délétion du module LN de la chaîne alpha 2 de la laminine. Le domaine N-terminal de la laminine se trouve dans toutes les sous-unités de laminine et de nétrine à l' exception de la laminine alpha 3A, alpha 4 et gamma 2.

Protéines humaines contenant des domaines de laminine

Domaine de laminine I

LAMA1 ; LAMA2 ; LAMA3 ; LAMA4 ; LAMA5 ;

Domaine laminique II

LAMA1 ; LAMA2 ; LAMA3 ; LAMA4 ; LAMA5 ;

Laminine B (Domaine IV)

HSPG2 ; LAMA1 ; LAMA2 ; LAMA3 ; LAMA5 ; LAMC1 ; LAMC2 ; LAMC3 ;

Laminine EGF-like (Domaines III et V)

AGRIN ; ATRN ; ATRNL1 ; CELSR1 ; CELSR2 ; CELSR3 ; CRELD1 ; HSPG2 ; LAMA1 ; LAMA2 ; LAMA3 ; LAMA4 ; LAMA5 ; LAMB1 ; LAMB2 ; LAMB3 ; LAMB4 ; LAMC1 ; LAMC2 ; LAMC3 ; MEGF10 ; MEGF12 ; MEGF6 ; MEGF8 ; MEGF9 ; NSR1 ; NTN1 ; NTN2L ; NTN4 ; NTNG1 ; NTNG2 ; RESDA1 ; ÉCHARPE1 ; ÉCHARPE2 ; SREC ; STAB1 ; USH2A ;

Domaine de la laminine G

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 ; GRAISSE ; FAT2 ; FAT3 ; FAT4 ; GAS6 ; HSPG2 ; LAMA1 ; LAMA2 ; LAMA3 ; LAMA4 ; LAMA5 ; NELL1 ; NELL2 ; NRXN1 ; NRXN2 ; NRXN3 ; PROS1 ; FENTE1 ; FENTE2 ; SLIT3 ; LANCE ; THBS1 ; THBS2 ; THBS3 ; THBS4 ; USH2A ;

Laminine N-terminale (Domaine VI)

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

Voir également

Les références

Liens externes


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