Laminin je protein koji je ekstracelularni matriks bazalne membrane epitelnih tkiva kralježnjaka. Ova vrsta proteina pruža vezanje između stanica vezivnog tkiva, tako da one djeluju u koheziji i sabijanju istih.
Općenito, laminini su odgovorni za narudžbu zamršene proteinske mreže koja čini ekstracelularni matriks ili bazalnu membranu tkiva. Laminini se obično povezuju s proteinima poput kolagena, proteoglikana, entaktina i heparan sulfata.
Laminini i njihovo sudjelovanje u podrumskoj membrani kralježnjaka (Izvor: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) putem Wikimedia Commonsa)
Ta zamršena bazalna membrana, poredana lamininima, odvaja epitelne dijelove tkiva, to jest, svaki izvanstanični matriks odvaja endotel od mezotelija, a izvanćelijski matriks mezotelija odvaja ovaj sloj od epitela.
Mnogo istraživanja pokazalo je da je ekspresija mutiranih gena laminina potencijalno smrtonosna za stanicu, jer su oni također odgovorni za regulaciju gotovo svih složenih interakcija koje se događaju u bazalnoj membrani.
Velika je raznolikost lamininskih obitelji u svih kralješnjaka. One se razlikuju po sastavu, obliku, funkciji i podrijetlu. U istoj jedinki, u različitim tkivima, mogu se naći različiti laminini, od kojih je svaki prilagođen okolišu tkiva koje ga izražava.
Karakteristike laminina
Lamininski monomeri ili jedinice čine heterotrimer iz tri različita lanca glikoproteina. Ti proteini sadrže mnogo različitih domena (multidomena) i bitan su dio ranog embrionalnog razvoja tkiva.
Uobičajeni oblik laminina je vrsta "križa" ili "Y", iako su neki u obliku duge šipke s četiri grane. Ova mala varijacija omogućava svakoj vrsti laminina da regulira pravilnu integraciju iz bilo kojeg položaja u tkivu.
Laminini imaju visoku molekulsku masu koja može varirati ovisno o vrsti laminina, od 140 do 1000 kDa.
Općenito, svaka bazalna membrana ima jednu ili više različitih vrsta laminina unutar nje, a neki znanstvenici predlažu da laminini određuju veliki dio fiziološke funkcije bazalnih membrana tkiva u kojem se nalaze.
Kod kralježnjaka je pronađeno najmanje 15 različitih vrsta laminina razvrstanih u obitelji jer su formirani od istih trimera, ali s različitim kombinacijama. Kod beskralješnjaka su pronađene između 1 i 2 različita trimera.
Sadašnje studije sugeriraju da su laminini svih kralježnjaka nastali diferencijacijom ortoloških gena, odnosno da su svi geni koji kodiraju laminine zajedničko podrijetlo od beskralježnjaka.
Struktura
Unatoč velikom broju funkcija koje reguliraju laminini, oni imaju prilično jednostavnu strukturu koja se, uglavnom, održava među poznatim vrstama.
Svaki laminin sastoji se od tri različita lanca isprepletena međusobno tvoreći svojevrsno "isprepleteno vlakno". Svaki od tri lanca identificiran je kao alfa (α), beta (β) i gama (γ).
Stvaranje trimera svakog laminina ovisi o sjedinjenju C-terminalnog područja svakog od njegovih lanaca. Unutar svake molekule ovi se lanci upareni kroz peptidne veze i tri disulfidna mosta koji strukturi daju veliku mehaničku čvrstoću.
Shematski dijagram strukture laminina (Izvor: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) putem Wikimedia Commonsa)
Zapažanja elektronskim mikroskopijom tipičnih lamininskih monomera detaljno su objasnila da je struktura vrsta asimetričnog križa s dugim krakom od približno 77 nm (nanometara) karakteriziranim istaknutim globularnim oblikom na jednom od njegovih krajeva.
Pored toga, promatraju se tri kratka kraka, dva na približno 34 nm i jedna na približno 48 nm. Svaka ruka završava globularnim krajem, sličnim onom u glavnom lancu, ali manjih dimenzija.
Razlika između različitih vrsta laminina uglavnom je zbog razlika u α lancima, koji se mogu saviti na najmanje tri različita načina; iako su trenutno utvrđene varijacije za sve lance:
- 5 različitih varijacija ili lanaca laminina α
- 3 varijacije β lanaca
- 3 varijacije za γ lance
Značajke
Najvažnija i najčešće proučavana funkcija laminina je interakcija s receptorima koji se usidre na staničnim membranama stanica pokraj baznih membrana u kojima se nalaze.
Ta interakcija uzrokuje da ti proteini budu uključeni u regulaciju više staničnih aktivnosti i signalnih putova. Treba napomenuti da njihove funkcije ovise o njihovoj interakciji sa specifičnim receptorima na staničnoj površini (mnogi membranski receptori trenutno su klasificirani prema sposobnosti da se vežu na laminine).
Integrini su receptori koji stupaju u interakciju s lamininima, a "ne-integrin" receptori su oni koji se nemaju sposobnost vezanja na ove proteine. Većina receptora tipa "ne-integrin" su proteoglikani, neki distroglikani ili sindanci.
Sazrijevanje tkiva tjelesnih organa događa se zamjenom ranih laminina koji su u početku smješteni u bazalnoj membrani tkiva koja čine mladežne organe.
Među lamininima, vrsta koja se najviše proučavala je laminin-1, koji je izravno povezan s rastom aksona praktički bilo koje vrste neurona u in vitro uvjetima, jer oni reguliraju kretanje "konusa rasta" u površina neurona.
Nomenklatura i vrste
Biokemičari smatraju da je lamininska obitelj vrlo velika obitelj bjelančevina, od kojih je malo njezinih članova još uvijek poznato. Međutim, moderni alati omogućuju vam da se u kratkom vremenu sagledaju nove vrste lamina.
Takvi se proteini poistovjećuju sa brojem, počevši od 1 koji završava numeriranjem na 15 (laminin-1, laminin-2… laminin-15).
Također se koristi i druga vrsta nomenklature koja označava vrstu lanca koji ima svaki laminin. Na primjer, laminin-11 sastoji se od alfa (α) -5 lanca, beta (β) -2 lanca i gama (γ) -1 lanca, tako da se može nazvati laminin-521.
Pored toga, svaki se laminin razvrstava prema funkciji s kojom je povezan i prema specifičnom tkivu tijela u kojem sudjeluje. Neki primjeri lamina su:
- Lamina-1: uključena u razvoj epitela
- Laminin-2: sudjeluje u miogenom razvoju svih tkiva, perifernog živčanog sustava i matriksa glomerula.
- Lamina-3: sudjeluje u spojnicama mio-tetiva
- Lamina-4: djeluje u živčano-mišićnim spojnicama i u mesangialnom matriksu glomerula
- Laminin-5, 6 i 7: djeluju preferirano na tkiva epiderme.
Reference
- Miner, JH i Yurchenco, PD (2004). Laminin funkcionira u morfogenezi tkiva. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 20, 255-284.
- Rasmussen, DGK, i Karsdal, MA (2016). Laminins. U biokemiji kolagena, laminina i elastina (str. 163-196). Akademska štampa.
- Sasaki, T., Fässler, R., & Hohenester, E. (2004). Laminin: srž sklopa temeljne membrane. Časopis za staničnu biologiju, 164 (7), 959-963.
- Timpl, R., Engel, J., i Martin, GR (1983). Laminin - višenamjenski protein temeljnih membrana. Trendovi u biokemijskim znanostima, 8 (6), 207-209.
- Timpl, R., Rohde, H., Robey, PG, Rennard, SI, Foidart, JM, i Martin, GR (1979). Laminin - glikoprotein iz podrumskih membrana. Časopis za biološku kemiju, 254 (19), 9933-9937.
- Tryggvason, K. (1993). Obitelj laminina. Trenutno mišljenje o staničnoj biologiji, 5 (5), 877-882.