胞外基质的组成、分子结构及生物学功能是什么？

Posted 2022-10-25 细胞

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组成细胞外基质的大分子可大致分为四大类：胶原、弹性蛋白、非胶原糖蛋白及氨基聚糖和蛋白聚糖。

　　（一）胶原：胶原是胞外基质最基本结构成份之一，是细胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白。动物体内含量最丰富的蛋白，普遍存在于体内各种器官和组织，是细胞外基质中的框架结构，可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。

　　胶原的分子结构：胶原纤维的基本结构单位是原胶原；原胶原是由三条肽链盘绕成的三股螺旋结构；原胶原肽链具有Gly-x-y重复序列（G：甘氨酸，x常为脯氨酸，y常为羟脯氨酸或羟赖氨酸），对胶原纤维的高级结构的形成是重要的；在胶原纤维内部,原胶原蛋白分子呈1/4交替平行排列,一个原胶原分子的头部与下一个原胶原分子的尾部有一个小的间隔分隔，形成周期性横纹。

　　胶原的功能：A.构成细胞外基质的骨架结构，细胞外基质中的其它组分通过与胶原结合形成结构与功能的复合体；B.在不同组织中，胶原组装成不同的纤维形式,以适应特定功能的需要；C.胶原可被胶原酶特异降解，而参入胞外基质信号传递的调控网络中。

　　（二）氨基聚糖和蛋白聚糖：氨基聚糖(GAG)，又称糖胺聚糖，是由重复的二糖单位构成的长链多糖，二糖单位：一是氨基己糖(氨基葡萄糖或氨基半乳糖)，另一个是糖醛酸。氨基聚糖可分为：透明质酸、4-硫酸软骨素、6-硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素和硫酸角质素等。透明质酸及其生物学功能：透明质酸是一种重要的糖胺聚糖，透明质酸是增殖细胞和迁移细胞的胞外基质主要成分，也是蛋白聚糖的主要结构组分；透明质酸在结缔组织中起强化、弹性和润滑作用；透明质酸使细胞保持彼此分离，使细胞易于运动迁移和增殖并阻止细胞分化；在胞外基质中，透明质酸倾向于向外膨胀，产生压力，使结缔组织具有抗压的能力。

　　蛋白聚糖：存在于所有结缔组织和细胞外基质及许多细胞表面，是由氨基聚糖与核心蛋白的丝氨酸残基共价连接形成的巨分子，若干蛋白聚糖单体借连接蛋白以非共价键与透明质酸结合形成多聚体。蛋白聚糖的功能：软骨中的蛋白聚糖是最大巨分子之一,赋予软骨以凝胶样特性和抗变形能力；蛋白聚糖可视为细胞外的激素富集与储存库，可与多种生长因子（如成纤维细胞生长因子[FGF]、转化生长因子β[TGFβ]等）结合，有利于激素分子进一步与细胞表面受体结合，有效完成信号的传导。

　　（三）层粘连蛋白和纤连蛋白：

　　A.层粘连蛋白：是各种动物胚胎及成体组织的基膜的主要结构组分之一，是高分子糖蛋白（相对分子量820KD），由一条重链和两条轻链构成。细胞通常是通过层粘连蛋白锚定于基膜上；层粘连蛋白在胚胎发育及组织分化中具有重要作用；层粘连蛋白也与肿瘤细胞的转移有关。

　　B.纤连蛋白：纤连蛋白是高分子量糖蛋白（220-250KD），是多聚体，各亚单位在C端形成二硫键交联，各亚单位由数个结构域构成，RGD三肽序列是细胞识别的最小结构单位。纤粘连蛋白的膜蛋白受体为整合素家族成员之一,在其细胞外功能区有与RGD高亲和性结合部位。纤连蛋白的主要功能：

　　（1）介导细胞粘着，通过细胞信号转导途径调节细胞的形状和细胞骨架的组织；促进细胞铺展；

　　（2）在胚胎发生过程中,纤粘连蛋白对于许多类型细胞的迁移和分化是必须的；

　　（3）在创伤修复中,纤粘连蛋白促进巨噬细胞和其它免疫细胞迁移到受损部位；

　　（4）在血凝块形成中,纤粘连蛋白促进血小板附着于血管受损部位。

　　（四）弹性蛋白：弹性蛋白是弹性纤维的主要成分；主要存在于脉管壁及肺。弹性纤维与胶原纤维共同存在,分别赋予组织以弹性及抗张性。