Adhesión focal

En bioloxía celular, as adhesións focais (tamén chamadas adhesións célula-matriz ou FAs) son grandes ensamblaxes macromoleculares a través das cales se transmiten a forza mecánica e sinais regulatorios entre a matriz extracelular e unha célula interaccionante. Tamén se poden definir como estruturas subcelulares que funcionan como mediadoras dos efectos regulatorios (é dicir, eventos de sinalización) dunha célula en resposta á adhesión á matriz extracelular.

Coloración de inmunofluorescencia de actina (en verde) e e da proteína de adhesión focal vinculina (en vermello) nun fibroblasto. As adhesións focais son visibles como puntos vermellos nos extremos dos feixes verdes.

As adhesións focais serven como ligazóns mecánicas á matriz extracelular e como un centro de sinalización bioquímica para concentrar e dirixir numerosas proteínas de sinalización a sitios onde se unen e agrupan integrinas.

Estrutura e función

As adhesións focais conteñen integrinas, que son estruturas multiproteicas que forman ligazóns mecánicas entre feixes de actina intracelulares e o substrato extracelular en moitos tipos de células. As adhesións focais son complexos proteicos grandes e dinámicos por medio dos cales o citoesqueleto dunha célula conecta coa matriz extracelular. Están limitados a rangos de distancia claramente definidos da célula, nos cales a membrana plasmática se achega a só uns 15 nm do substrato da matriz extracelular. As adhesións focais están nun estado de fluxo constante: as proteínas asócianse e desasócianse con elas continuamente a medida que se transmiten sinais a outras partes da célula, relacionándose con procesos como a mobilidade celular ou o ciclo celular. As adhesións focais poden conter unhas 100 proteínas diferentes, o cal suxire que teñen unha considerable diversidade funcional. Máis que simplemente ancorar a célula, as adhesións funcionan como transportadores de sinais (sensores), que informan á célula sobre as condicións da matriz extracelular e así afectan ao seu conportamento. En células sésiles as adhesións focais son bastante estables en condicións normais, mentres que en células móbiles a súa estabilidade diminúe: isto débese a que en células móbiles as adhesións focais están sendo ensambladas e desensambladas decote a medida que a célula establece contactos co extremo frontal en avance e rompe os antigos contactos no bordo da célula posterior que se arrastra. Un exemplo do seu importante papel é no sistema inmunitario, no cal os glóbulos brancos migran ao longo do endotelio e tecido conectivo seguindo sinais celulares ata os tecidos danados.

Morfoloxía

A conexión entre as adhesións focais e as proteínas da matriz extracelular depende xeralmente das integrinas. As integrinas únense a proteínas da matriz extracelular por medio de secuencias curtas de aminoácidos, como o motivo RGD (que se encontra en proteínas como a fibronectina, laminina ou vitronectina), ou os motivos DGEA e GFOGER que se encontran no coláxeno. As integrinas son heterodímeros que están formados por unha unidade beta e unha alfa. Estas dúas subunidades están presentes en diferentes formas e os seus correspondentes ligandos serven para clasificar estes receptores en catro grupos: receptores RGD, receptores de laminina, receptores específicos de leucocitos e receptores de coláxeno. Dentro da célula o dominio intracelular de integrina únese ao citoesqueleto por medio de proteínas adaptadors como a talina, α-actinina, filamina, vinculina e tensina. Moitas outras proteías de sinalización intracelular, como a quinase de adhesión focal, únense e asócianse con este complexo integrina-proteína adaptadora–citoesqueleto e isto forma a base dunha adhesión focal.

Dinámica da adhesión con células migrantes

A ensamblaxe e desensamblaxe dinámicas das adhesións focais teñen un papel protagonista na migración celular. Durante a migración celular, cambian a composición e a morfoloxía da adhesión focal. Inicialmente, fórmanse pequenas adhesións focais (0,25μm²) chamadas complexos focais (FXs) na fronte de avance da célula en lamelipodios; constan de integrinas e dalgunhas proteínas adaptadoras, como a talina, paxilina e tensina. Moitos destes complexos focais non chegan a madurar e son desensamblados a medida que o lamelipodio se retira. Porén, algúns complexos focais maduran dando lugar adhesións focias máis grandes e estables e recrutan moitas máis proteínas como a zyxina. O recrutamento de compoñentes das adhesións focais ocorre de meneira secuencial e ordenada. Unha vez no seu lugar, unha adhesión focal permanece estacionaria con respecto á matriz extracelular e a célula usa isto como unha áncora sobre a cal pode empurrar ou tirar da matriz extracelular. A medida que a célula avanza polo camiño elixido, unha adhesión focal dada móvese cada vez máis preto do bordo posterior que se arrastra da célula. Neste bordo de arrastre a adhesión focal debe disolverse. O mecanismo disto non se comprende ben e probablemente é inducido por unha variedade de métodos dependendo das circunstancias da célula. Unha posibilidade é que estea implicada a protease dependente de calcio calpaína: observouse que a inhibición da calpaína leva á inhibición da separación entre a adhesión focal e a matriz extracelular. Os compoñentes da adhesión focal están entre os substratos coñecidos da calpaína e é posible que a calpaína degrade estes compoñentes para axudar á desensamblaxe das adhesións focais.

Fluxo retrógrado de actina

A ensamblaxe de adhesións focais nacentes é moi dependente do fluxo retrógrado de actina. Este é un proceso que se produce en células migrantes, no que os filamentos de actina se polimerizan no bordo que avanza da célula e flúen cara a atrás en dirección ao corpo celular. Esta é a forza de tracción que cómpre para a migración; a adhesión focal actúa como unha garra molecular cando se agarra á matriz extracelular e impide o movemento retrógrado da actina, xerando así a forza que pula (tracción) no sitio de adhesión, que é necesaria para que a célula se mova cara a adiante. Esta tracción pode visualizarse con microscopia de forza de tracción. Unha metáfora común para explicar o fluxo retrógrado da actina é o dun gran número de persoas flotando nunha corrente fluvial que están sendo arrastradas río abaixo, pero que algunhas delas conseguen agarrarse a rochas ou pólas das ribeiras do río para parar o seu movemento río abaixo. Así, xérase unha forza que tira da rocha ou póla á que están agarrados. Estas forzas son necesarias para a ensamblaxe correcta, o crecemento e maduración das adhesións focais.

Sensor biomecánico natural

As forzas mecánicas extracelulares, que se exercen por medio de adhesións focais, poden activar a quinase Src e estimular o crecemento das adhesións. Isto indica que as adhesións focais poden funcionar como sensores mecánicos e suxire que a forza xerada polas fibras de miosina podería contribuír á maduración dos complexos focais. Isto está apoiado ademais polo feito de que a inhibición das forzas xeradas pola miosina leva a unha lenta desensamblaxe das adhesións focais ao cambiar a cinética do recambio das proteínas de adhesión focal.

Porén, as relacións entre forzas nas adhesións focais e a súa maduración composicional, seguen sen estar claras. Por exemplo, impedir a maduración das adhesións focais ao inhibir a actividade da miosina ou a ensamblaxe das fibras de estrés non impide o establecemento das forzas xeradas polas adhesións focais, nin impide que as células migren. Así, a propagación da forza por medio de adhesións focais pode non ser percibida directamente polas células en todo momento e en todas as escalas de forza.

O seu papel na mecanorrecepción é importante para a durotaxe (migración celular guiada por gradientes de rixidez).

Véxase tamén

Outros artigos

• Actina
• Paxilina
• Adhesión celular

Ligazóns externas

• MBInfo - Adhesión focal
• MBInfo - Ensamblaxe da adhesión local
• MBInfo - Regulación da ensamblaxe da adhesión local
• AdhesomeFAnetwork Arquivado 31 de xullo de 2022 en Wayback Machine. Base de datos con todas as proteínas de adhesión focal e as súas interaccións bioquímicas
• Conexións intercelulares
• Zaidel-Bar Cell Adhesion Lab