整合素

整合素具有两个主要功能：一是细胞与细胞外基质（ECM）的连接，二是从细胞外基质到细胞的信号传导。[9] 它们还参与许多其他生物活动，包括细胞外渗、细胞间粘附、细胞迁移，以及作为某些病毒（如腺病毒、埃可病毒、汉坦病毒、口蹄疫、脊髓灰质炎病毒等）的受体。近期，科学家们也开始关注整合素在自身免疫疾病发展中的重要性。这些机械感受器似乎通过控制不同的细胞内路径来调节自身免疫，通过调节免疫细胞对内皮细胞层的粘附以及其跨膜迁移。这一过程可能依赖或不依赖于不同整合素外部部分所面临的剪切力。[10]

整合素在血小板（血栓细胞）表面的GpIIb/IIIa分子的功能尤为突出，这种分子负责在发展中的血凝块内附着到纤维蛋白。这种分子通过血小板与伤口部位暴露的胶原蛋白的结合，显著增加了其对纤维蛋白/纤维蛋白原的结合亲和力。血小板与胶原蛋白结合后，GPIIb/IIIa改变形状，使其能够结合纤维蛋白和其他血液成分，形成凝块基质并停止血液流失。

整合素将细胞外的细胞外基质（ECM）与细胞内的细胞骨架（特别是微丝）连接起来。整合素能够结合的ECM中的配体由其由哪些α和β亚单位组成而定义。整合素的配体包括纤维连接蛋白、玻璃体连接蛋白、胶原蛋白和层粘连蛋白。细胞与ECM之间的连接有助于细胞承受拉力而不被从ECM中撕裂。细胞形成这种键合的能力在个体发生中也至关重要。

细胞附着到ECM是构建多细胞生物的基本要求。整合素不仅仅是钩子，而是给细胞提供关于其周围环境性质的关键信号。与VEGF、EGF等可溶性生长因子受体产生的信号一起，它们决定细胞采取的生物学行为，无论是附着、运动、死亡还是分化。因此，整合素处于许多细胞生物学过程的核心。细胞的附着是通过形成细胞粘附复合体来实现的，这些复合体由整合素和许多细胞质蛋白组成，如talin、vinculin、paxillin和alpha-actinin。这些通过调节激酶如FAK（焦点粘附激酶）和Src激酶家族成员对底物如p130CAS的磷酸化来招募信号转导适配体如CRK。这些粘附复合体附着到肌动蛋白细胞骨架。因此，整合素连接了质膜两侧的两个网络：外部的ECM和内部的肌动蛋白纤维系统。整合素α6β4是一个例外：它在上皮细胞中连接到角蛋白中间丝系统。[11]

焦点粘附是由整合素与ECM相互作用后生成的大型分子复合体，然后聚集。这些聚集体可能提供足够的细胞内结合位点，允许在细胞膜细胞质侧形成稳定的信号复合体。因此，焦点粘附包含整合素配体、整合素分子和相关斑块蛋白。结合是由自由能的变化推动的。如前所述，这些复合体将细胞外基质与肌动蛋白束连接起来。冷冻电子断层扫描显示，粘附在细胞膜上包含直径约25 +/- 5 nm、间距大约45 nm的粒子。[12] 使用Rho激酶抑制剂Y-27632处理可以减小粒子的大小，它极其机械敏感。[13]

细胞组织培养中整合素的一个重要功能是它们在细胞迁移中的作用。细胞通过其整合素附着到底物上。在运动过程中，细胞在前端形成新的附着点，同时在后端释放附着点。从底物释放后，整合素分子通过内吞作用被带回细胞内，通过内吞循环在细胞内运输到前端，在那里它们被重新添加到表面。通过这种方式，它们被循环利用，使细胞能够在前端形成新的附着点。[14] 整合素的内吞和回收到细胞表面的循环对于非迁移细胞和动物发育过程也很重要。[15]

整合素通过调节跨膜蛋白激酶（如受体酪氨酸激酶RTK）的细胞信号通路在细胞信号传导中发挥重要作用。虽然最初认为整合素与受体酪氨酸激酶之间的相互作用是单向的并起到支持作用，但最近的研究表明整合素在细胞信号传导中具有更多的多面角色。 整合素可以通过招募特定适配体到质膜来调节受体酪氨酸激酶的信号传导。例如，β1c整合素招募Gab1/Shp2并向IGF1R呈现Shp2，从而导致受体的去磷酸化。[16] 反过来，当受体酪氨酸激酶被激活时，整合素在焦点粘附处与受体酪氨酸激酶及其相关的信号分子共定位。

特定细胞上表达的整合素种类可以指定信号通路，因为ECM配体对整合素的不同结合亲和力。组织的硬度和基质组成可以启动调节细胞行为的特定信号通路。整合素/肌动蛋白复合体的聚集和激活加强了焦点粘附相互作用，并通过胞粘附体的组装启动细胞信号传导的框架。[17]

根据整合素对特定受体酪氨酸激酶的调节影响，细胞可以经历：

细胞生长[18] 细胞分裂[18] 细胞存活[18] 细胞分化 凋亡（程序性细胞死亡） 对整合素与受体酪氨酸激酶之间关系的了解为癌症治疗的新方法奠定了基础。特别是，针对与RTKs相关的整合素是一种新兴的抑制血管生成的方法。[19]

在再生神经元的生长锥中定位的整合素。[20]