Bộ đếm web cho blog miễn phí

Trang chủ www.docsachysinh.com

Ebook online

CHẤT GIAN BÀO

Nguyễn Phước Long

Giới thiệu

Chất nền ngoại bào (ECM) được tìm thấy trong mô của các động vật có vú, nằm ngoài tế bào và có nhiệm vụ nâng đỡ các tế bào. ECM thường được xem là mô liên kết. ECM cấu tạo bởi 3 loại phân tử sinh học:

1.      Protein cấu trúc (structural protein): collagen và elastin

2.      Protein chuyên biệt (specialized protein): fibrillin, fibronectin và laminin

3.      Proteoglycan: phân tử này có các glycosaminoglycans (GAGs - chuỗi dài có nhiều đơn vị disaccharide lặp lại) bám vào protein lõi.

Hình 23.1: Cấu trúc của proteoglycans

Collagen

Collagen là protein được tìm thấy nhiều nhất ở động vật và đây cũng là protein chủ yếu trong ECM. Bộ gen người có hơn 30 gene mã hóa collagen và các gene này phối hợp với nhau để tạo nên hơn 20 loại collagen fibrils khác nhau. Loại I, II, III là các loại thường gặp nhất và 3 loại này cũng tạo nên các cấu trúc tương tự nhau. Loại IV tạo two-dimensional reticulum và nó cũng là thành phần chủ yếu của màng đáy (basao lamina). Phần lớn collagen được tổng hợp từ fibroblast nhưng các tế bào biểu mô cũng tạo nên protein này.

Về cơ bản, collagen là các protein dạng hình dây thừng dài và mỏng . Ví dụ: Collagen loại 1 dài 300nm, có đường kính 1.5nm và có 3 tiểu đơn vị cuộn (coiled subunit): 2 chuỗi α1(I)  và 1 chuỗi α2(I), mỗi chuỗi này có 1050 amino acid và quấn vào nhau tạo nên cấu trúc xoắn ba về phía bên phải (right-handed triple helix).Mỗi vòng xoắn có 3 amino acid và amino acid thứ ba luôn luôn là G. Collagen cũng chứa rất nhiều proline và hydroxyproline. Các vòng pyrollidone lớn của proline nằm ngoài cấu trúc xoắn ba này.

Hình 23.2: Cấu trúc của sợi collagen (đọc từ trái sang phải, X thường là proline và Y thường là hydroxyproline, trình tự gly-X-Y thường hay lập lại ở xoắn α)

Các vòng xoắn ba này tương tác với nhau tạo nên các sợi có đường kính 50nm. Sau đó chúng cuộn lại tạo thành các phân tử có chiều dài khoảng ¾ kích thước thông thường (mất đi khoảng 67nm hay ¼ chiều dài). Các Staggered array này tạo nên các vạch nên chúng có thể được quan sát bằng kính hiển vi điện tử.

Collagen thường được tạo thành từ procollagen. Procollagen loại 1 có thêm 150 amino acid tại đầu N tận và 250 amino acid tại đầu C tận. Các phần này cuộn lại và tạo nên các liên kết disulfide nội chuỗi. Chính những liên kết này đã giúp tạo nên cấu trúc xoắn ba của collagen.

Đầu tiên, các sợi collagen tập trung tại ER và bộ máy golgi, tại đây các chuỗi tín hiệu được loại bỏ và bắt đầu quá trình thay đổi chuỗi collagen. Các proline chuyên biêt đưowjc thủy phân bởi prolyl 4-hydroxylase và prolyl 3-hydroxylase còn các lysine thì được thủy phân bởi lysyl hydroxylase. Cả 2 loại prolyl hydraoxylases đều có vitamin C là co-factor. Glycosylations của O-linked type xảy ra trong bộ máy golgi. Sau đó các procollagen được phóng thích vào khoảng ngoại bào (extrallular space) để loại bỏ các vùng pro-domain. Tiếp theo, các phân tử collagen được polymer hóa (polymerize) để tạo collagen fibrils và các lysine bị oxi hóa bởi enzyme ngoại bào lysyl oxidase để tạo aldehydes hoạt động. Các aldehyde này tạo ra sự bắt chéo giữa 2 chuỗi, qua đó làm bền các khung so le (staggered array) của sợi nhỏ collagen.

 

Bảng dưới đây liệt kê 12 sợi nhỏ collagen thường gặp nhất

Loại

Cấu trúc chuỗi

Kí hiệu gene

Kích thước

Vị trí

I

[α1(I)]2[α(I)]

COL1A1, COL1A2

300nm, 67nm banded fibrils

Da, dây chằng xương,…

II

[α1(II)]3

COL2A1

300nm, small 67nm fibrils

Sụn, thủy tinh thể

III

[α1(III)]3

COL3A1

300nm, small 67nm fibrils

Da, cơ, thường là loại I

IV

[α1(IV)2[α2(IV)]

COL4A1 thru COL4A6

390nm C-term globular domain, nonfibrillar

Tất cả màng đáy

V

[α1(V)][α2(V)][α3(V)]

COL5A1, COL5A2, COL5A3

390nm N-term globular domain, small fibers

Hầu hế các mô kẽ, thường là loại I

VI

[α1(VI)][α2(VI)][α3(VI)]

COL6A1, COL6A2, COL6A3

150nm, N+C term. globular domains, microfibrils, 100nm banded fibrils

Hầu hế các mô kẽ, thường là loại I

VII

[α1(VII)]3

COL7A1

450nm, dimer

Biểu mô

VIII

[α1(VIII)]3

COL8A1, COL8A2

 

Vài tế bào nội mô

IX

[α1(IX)][α2(IX)][α3(IX)]

COL9A1, COL9A2, COL9A3

200nm, N-term. globular domain, bound proteoglycan

Sụn, thường là loại II

X

[α1(X)]3

COL10A1

150nm, C-term. globular domain

Sụn phì đại,…

XI

[α1(XI)][α2(XI)][α3(XI)]

COL11A1, COL11A2

300nm, small fibers

Sụn

XII

α1(XII)

COL12A1

 

Phối hợp loại I và loại III

 

Các dấu hiệu lâm sàng của rối loạn collagen (Collagen Disorders)

Collagen là loại protein thường gặp nhất trong cơ thể. Nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi cấu trúc collagen là collagen được mã hóa bởi những gene bất thường hay quá trình tạo collagen bất thường. Các rối loạn collagen thường gặp là Alport syndrome, Larsen syndrome, loạn sản sụn (chondrodysplasias), hội chứng Ehlers-Danlos, tạo xương không hiệu quả (osteogenesis imperfect).

Hội chứng Ehlers-Danlos(Ehlers-Danlossyndrome _ EDS) là hội chứng làm yếu cấu trúc trong mô liên kết, gồm ít nhất 10 rối loạn khác nhau và gây ra bởi các khiếm khuyết trong collagen.Osteogenesis imperfecta (OI) cũng bao gồm nhiều rối loạn và được phân thành các loại: Loại I (nhẹ), Loại II (chết chu sinh,perinatal lethal), loại III (dị dạng), loại IV (dị dạng nhẹ). Bốn loại này đều tạo ra những vết rạn và làm dị dạng xương.

Hội chứng Marfan (MFS) là các rối loạn trong mô liên kết do sự tạo thành collagen bất thường. Mặc dù vậy, gần đây, người ta thấy rằng MFS thường do dột biến ở protein ngoại bào, fibrillin, cấu trúc không phải collagen trong dịch ngoại bào.

Fibronectin

Hình 23.3: Cấu trúc của fibronectin

Fibronectin có chức năng giúp tế bào bám vào chất nền ngoại bào ngoại trừ loại IV (loại có laminin làm phân tử bám). Fibronectin là cấu trúc dimer của 2 peptide giống nhau. Mỗi chuỗi dài 60-70nm và dày 2-3nm. Có ít nhất 20 chuỗi fibronectin được tạo ra từ nhiều quá trình cắt RNA của một gen mã hóa fibronectin trong quá trình phiên mã

Fibronectins gồm ít nhất 6 domain cuộn chặt lại với nhau, mỗi domain có ái lực cao với những chất nền khác nhau như heparin sulfate, collagen (loại I, loại II, loại III chịu ái lực của những domain khác nhau), fibrin, thụ thể trên bề mặt tế bào (cell-surface receptors).Thụ thể trên bề mặt tế bào đều có chuỗi amino acid tương ứng,(RGDS). 

Laminin

Tât cả màng đáy đều có một bộ gồm các protein và các GAG (collagen loại IV, heparan sulfate proteoglycans, entactin và laminin). Màng đáy đôi khi còn được gọi là chất nền loại IV (type IV matrix. Các thành phần của màng đáy đều được tổng hợp từ các tế bào nằm trên chúng và các thành phần này được nối kết với nhau nhờ laminin. Ngoài ra, laminin còn giúp màng tế bào và màng đáy nối kết với nhau.

Laminin là một phân tử có dạng chữ thập, gồm các chuỗi α, β1(B1) và γ (B2); nó có 4 vùng và có tới 6 đầu tận để gắn vào các loại phân tử khác nhau.

Hình 23.4: Cấu trúc của laminin

 

Mô tả các loại chất nền được tổng hợp bởi tế bào tủy xương

Collagen

Chất neo

Proteoglycan

Thụ thể bề mặt

Tế bào

I

fibronectin

chondroitin and dermatan sulfates

integrin

Nguyên bào sợi

II

fibronectin

chondroitin sulfate

integrin

Tế bào sụn

III

fibronectin

heparan sulfate and heparin

integrin

Tế bào gan nghỉ (quiescent hepatocytes), biểu mô

IV

laminin

heparan sulfate and heparin

laminin receptors

Tất cả các tế bào biểu mô, tế bào nội mô, tế bào gan hoạt động (regenerating hepatocytes)

V

fibronectin

heparan sulfate and heparin

integrin

Nguyên bào sợi nghỉ

VI

fibronectin

heparan sulfate

integrin

Nguyên bào sợi nghỉ

 

Sửa lần cuối ngày 8/9/2012 - www.docsachysinh.com  

 Hãy cùng nhau chung tay xây dựng cộng đồng Y sinh học của Việt Nam bằng tri thức khoa học!