БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ, 2007, том 24, № 1, с. 62-69
= ОБЗОРЫ
УДК 576.5
Т-КАДГЕРИН КАК РЕЦЕПТОР, УЧАСТВУЮЩИЙ В РЕГУЛЯЦИИ АНГИОГЕНЕЗА И РЕМОДЕЛИРОВАНИЯ КРОВЕНОСНЫХ СОСУДОВ
© 2007 г. К. А. Рубина, Н. И. Калинина, Е. В. Парфенова, В. А. Ткачук
Факультет фундаментальной медицины, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 119192 Москва, Ломоносовский пр-т, 31-5 Поступила в редакцию 17.07.2006 г.
Поиск мембранного рецептора, опосредующего гормоноподобные эффекты липопротеидов низкой плотности, выявил два белка, весом 105 и 130 кДа, в мембранной фракции гладкомышечных клеток аорты человека. Эти белки оказались зрелым Т-кадгерином и его предшественником. Ранее Т-кадгерин был клонирован из мозга куриного эмбриона, где он обеспечивает навигацию роста аксонов в формирующейся нервной системе. Наши исследования содержания Т-кадгерина в органах и тканях человека показали, что этот белок селективно экспрессирован в клетках нервной и сердечно-сосудистой системы. Однако физиологическое значение экспрессии Т-кадгерина в стенке кровеносных сосудов оставалось неясным. В данном обзоре суммированы данные последних лет относительно внутриклеточной сигнализации Т-кадгерина, а также роли этого белка в регуляции роста и ремоделирования кровеносных сосудов.
Проведенный нами поиск мембранного рецептора, отвечающего за гормоноподобные эффекты липопротеидов низкой плотности (ЛНП), выявил два белка (молекулярная масса 105 и 130 кДа) в мембранной фракции гладкомышечных клеток медии аорты человека. Секвенирование этих белков показало, что их аминокислотная последовательность соответствует зрелому Т-кадгерину и его предшественнику. Т-кадгерин (Н-кадгерин, кадге-рин-13) является уникальным представителем семейства гомофильных молекул клеточной адгезии, который, в отличие от других кадгеринов, не содержит трансмембранного и цитоплазматиче-ского доменов и закрепляется в плазматической мембране посредством липидного гликозилфос-фатидилинозитольного якоря [1]. В органах и тканях человека Т-кадгерин содержится преимущественно в клетках нервной и сердечно-сосудистой системы. В нервной системе этот белок выполняет функцию навигационного рецептора, который направляет рост аксона, позволяя ему избегать ткани, экспрессирующие Т-кадгерин [2, 3]. Данные, полученные в нашей лаборатории, свидетельствуют о том, что в сердечно-сосудистой системе Т-кадгерин принимает участие в регуляции ремоделирования сосудистой стенки. Кроме того, этот белок ингибирует ангиогенез путем подавления миграции эндотелиальных клеток.
СТРУКТУРА И ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ЛОКАЛИЗАЦИЯ Т-КАДГЕРИНА
Т-кадгерин принадлежит к семейству кадгеринов - белков клеточной адгезии, опосредующих
Са2+-зависимое узнавание и взаимодействие клеток, их морфологическую поляризацию и миграцию, а также сортировку и дифференцировку клеток в эмбриогенезе и во взрослом организме [4]. "Классические" кадгерины состоят из внеклеточного, трансмембранного и цитоплазматического доменов. Внеклеточный домен кадгеринов состоит из Са2+-связывающих повторов, которые опосредуют узнавание и гомофильное взаимодействие с кадгеринами соседних клеток. Цитоплазматиче-ские домены классических кадгеринов взаимодействуют с актиновым цитоскелетом посредством катенинов, обеспечивая тем самым стабильность адгезивных контактов [5-7].
Как и у классических кадгеринов, внеклеточный домен Т-кадгерина состоит из пяти Са2+-свя-зывающих повторов. В отличие от других кадгеринов, Т-кадгерин прикреплен к поверхности клетки посредством липидного гликозилфосфатидилино-зитольного "якоря", поскольку не содержит ни трансмембранного, ни цитоплазматического доменов [8]. Отсутствие цитоплазматического домена и, следовательно, невозможность взаимодействия с катенинами позволяют предположить, что Т-кадгерин не опосредует формирования стабильных межклеточных контактов (рис. 1). В пользу этого предположения свидетельствуют данные о внутриклеточной локализации Т-кадгерина. В плотных культурах эндотелиальных клеток Т-кадгерин располагается по всей поверхности клетки в отличие от классического VE-кадгерина, который локализован в области клеточных контактов [9]. В клетках линии МБСК, трансфицированных плазмидой
VE-кадгерин
Т-кадгерин
Внеклеточный
а-катенин
цитоплазматический домен
Внеклеточный
„//////////////////////w
десмоплакин
а
Рис. 1. Строение "классического" кадгерина (УЕ-кадгерина) и Т-кадгерина. а - Гомодимер VE-кaдгepинa, состоящего из цитоплазматического, трансмембранного (ТМ) и внеклеточного доменов. б - Т-кадгерин, в структуре которого отсутствуют цитоплазматический и трансмембранный домены. Внеклеточные домены кадгеринов содержат по пять Са2+-свя-зывающих повторов (обозначены кругами).
Рис. 2. Распределение кадгеринов на мембране клеток сосудистой стенки. Т-кадгерин располагается по всей поверхности эндотелиальных клеток, тогда как "классические" кадгерины локализуются в участках межклеточных контактов.
с Т-кадгерином, этот белок располагается на апикальной поверхности, тогда как классический N-кадгерин локализован на базолатеральной поверхности клеток в зоне клеточных контактов [10-12]. В клетках эпителия кишечника цыпленка (in vivo) Т-кадгерин также располагается на апикальной поверхности. Такая локализация Т-кадгерина позволяет предположить, что этот белок выполняет функцию рецептора узнавания (рис. 2). Более того, накопление Т-кадгерина на лидирующем крае мигрирующей эндотелиальной клетки,
обнаруженное с помощью конфокальной микроскопии, также указывает на сигнальные и навигационные функции Т-кадгерина [13].
Нами было установлено, что на плазматической мембране гладкомышечных клеток (ГМК) Т-кадгерин локализуется преимущественно в ка-веолярной фракции, для которой характерно высокое содержание различных сигнал-передаю-щих молекул, таких, как киназы Src-сeмeйствa и G-бeлки [14, 15]. Эти данные также указывают на
участие Т-кадгерина в инициации внутриклеточных сигнальных каскадов.
Т-КАДГЕРИН КАК СИГНАЛЬНЫЙ РЕЦЕПТОР
В клетках сосудистой стенки Т-кадгерин был впервые обнаружен как белок, специфично связывающий ЛНП [1]. Связывание ЛНП с Т-кадгери-ном на поверхности культивируемых ГМК и эндо-телиальных клеток вызывает повышение уровня свободного цитоплазматического Са2+ и активацию фосфатидилинозитного обмена [17, 18]. Этот эффект ЛНП, опосредованный Т-кадгерином, по кинетике напоминает действие классического Са2+-мобилизующего гормона ангиотензина II и развивается гораздо быстрее, чем эффект другого индуктора мобилизации Са2+ фактора роста PDGF-BB. Действие ЛНП развивается в диапазоне концентраций, не превышающем их физиологический уровень в крови и стенке сосуда [18]. Повышение уровня Са2+ под действием ЛНП развивается как за счет выброса этих ионов из внутриклеточных депо, так и путем входа Са2+ из внешней среды. Подобным механизмом действия обладают все Са2+-мобилизующие гормоны. Сходство с действием гормонов усиливается и способностью ЛНП индуцировать осцилляции внутриклеточной концентрации Са2+ ([Са2+];) в одиночных клетках, а также тем, что повышение [Са2+] ингибируется активаторами протеинкиназы С и сАМР-зависи-мой протеинкиназы [19]. Кроме того, ЛНП активируют в ГМК фосфатидилинозитный обмен, что также характерно для Са2+-мобилизующих гормонов [19]. Таким образом, Т-кадгерин является перспективным кандидатом на роль передающего сигнал липопротеидного рецептора.
Для того чтобы доказать участие Т-кадгерина в индукции внутриклеточной сигнализации под действием ЛНП, мы провели стабильную сверхэкспрессию Т-кадгерина в клетках линий НЕК293 и L929. Добавление ЛНП вызывает мобилизацию Са2+ в этих клетках, причем максимальная амплитуда осцилляций [Са2+] в 2-3.5 раза выше, чем в контрольных клетках [20]. Эффект ЛНП был целиком заблокирован в присутствии специфического ингибитора Са2+-зависимой АТР-азы саркоплаз-матического ретикулума. Эти данные указывают на то, что связывание ЛНП с Т-кадгерином вызывает мобилизацию Са2+ посредством активации внутриклеточных сигнальных каскадов, подобных тем, которые опосредуют эффекты других Са2+-мобилизующих гормонов. Помимо мобилизации Са2+, связывание ЛНП с Т-кадгерином приводит к активации Егк 1/2 и транслокации КР-кВ в ядро [21].
В клетках сердечно-сосудистой системы экспрессия Т-кадгерина повышается при ряде патологий. Однако физиологическое значение мобилиза-
ции Са2+ путем связывания ЛНП с Т-кадгерином остается неясным. Известно, что нарушения Са2+-сигнализации наблюдаются при патогенезе таких заболеваний, как гипертония, ишемическая болезнь сердца и диабет [22]. Усиление осцилляции [Са2+];, проявляющееся в расширении или увеличении амплитуды пиков [Са2+];, активирует программу транскрипции генов и приводит к гипертрофии миокарда [23].
Нам удалось показать, что ЛНП стимулируют миграцию клеток, зависящую от Т-кадгерина. Так, экспрессия Т-кадгерина в клетках линии L929 приводит к усилению спонтанной миграции клеток. Кроме того, миграция по градиенту ЛНП была значительно активней у клеток, экспрессирующих Т-кадгерин [20].
Возможно, Т-кадгерин регулирует миграцию и фенотип клеток посредством активации малых G-белков и последующей перестройки актинового цитоскелета. Сигнальное действие Т-кадгерина на адгезию и фенотип клеток зависит от активации RhoA/ROCK и Rac-киназ. Участие RhoA/ROCK необходимо для сократимости клеток, сборки стресс-фибрилл и подавления распластывания клеток, тогда как Rac-киназа необходима для формирования мембранных выростов и богатых актином ламеллоподий на лидирующем конце мигрирующих клеток [24].
В культуре клеток Т-кадгерин опосредует только слабую Са2+-зависимую межклеточную адгезию, однако он не концентрируется в области межклеточных контактов трансфицированных клеток [25, 26]. Т-кадгерин-зависимая адгезия полностью подавляется фосфолипазой С, которая удаляет гликозилфосфатидилинозитол (ГФИ)-заякоренные белки с плазматической мембраны. Кроме того, добавление ЛНП в среду культивирования подавляет агрегацию клеток линии НЕК293, экспрессирующих Т-кадгерин [25]. Таким образом, Т-кадгерин является физиологически значимым рецептором ЛНП, опосредующи
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.