Extracellular Matrix

Definition av Extracellular Matrix

Den extracellulära matrisen kan ses som en suspension av makromolekyler som stöder allt från lokal vävnadstillväxt till underhåll av ett helt organ. Dessa molekyler är alla utsöndringar som görs av angränsande celler. Efter utsöndringen kommer proteinerna att ställas igenom. Byggnadsställning är i sin tur en term som används för att beskriva de flyktiga strukturer som bildas mellan enskilda proteiner för att göra mer detaljerade proteinpolymerer. Dessa styva, om än tillfälliga proteinstrukturer, ger matrisen en viskös konsistens. Man kan tänka på den extracellulära matrisen som i huvudsak en cellulär soppa eller gelblandning av vatten, polysackarider (eller kopplat socker) och fibröst protein. Detta leder oss till en annan kategori av molekyler som finns i den extracellulära matrisen som kallas proteoglykan. Proteoglykan är ett hybridkors av ett protein och ett socker, med en proteinkärna och flera långkedjiga sockergrupper som omger det. Alla de molekylära grupperna som utgör dessa makromolekyler kommer att ge dem speciella egenskaper som kommer att diktera vilken typ av hydrofoba eller hydrofila interaktioner de kan delta i.

Precis som de kortvariga interaktioner de bildar i denna vattenlösning, faktiska strukturer av proteinerna själva är särskilt dynamiska. De molekylära komponenterna som finns i deras strukturer förändras alltid. Ombyggnaden de genomgår är verkligen hjälpt av proteasenzymer som finns i matrisen och kan modifieras genom förändringar efter translation. Den extracellulära matrisen har ett funktionellt värde för att buffra effekterna av lokala stressfaktorer i området. Men vi kommer att diskutera många fler av funktionerna som matrisen tjänar i detalj nedan.

Extracellulär matrisfunktion

Living vävnad kan betraktas som ett dynamiskt nätverk av celler och vätska. Trots sin närhet till varandra är cellerna i en vävnad inte helt tätt lindade ihop. Istället är de åtskilda med hjälp av det extracellulära nätverket. Matrisen kommer att fungera som ett slags fyllmedel som ligger mellan de annars tätt packade cellerna i en vävnad. Dessutom fyller matrisen inte bara luckorna mellan dessa celler utan den behåller också en nivå av vatten och homeostatisk balans. Den kanske viktigaste rollen för den extracellulära matrisen kan emellertid destilleras ner till den stödnivå som den ger för varje organ och vävnad.

Den extracellulära matrisen styr morfologin hos en vävnad genom att interagera med cell- ytreceptorer och genom att binda till omgivande tillväxtfaktorer som sedan uppmuntrar signalvägar. I själva verket lagrar den extracellulära matrisen faktiskt några cellulära tillväxtfaktorer, som sedan släpps lokalt baserat på de fysiologiska behoven hos den lokala vävnaden. Å andra sidan är en vävnads morfologi ett annat sätt att beskriva organets eller vävnadens ”utseende”. Den fysiska närvaron av proteiner och sockerarter i matrisen har också fördelen att dämpa eventuella krafter som kan placeras på omgivningen Detta förhindrar att cellulära strukturer kollapsar eller att känsliga celler går i chock. Eftersom den extracellulära matrisen är tjock och mineraliserad trots sitt vattenrika innehåll, har den den extra funktionen att hålla cellerna i en vävnad separat och fysiskt distinkta. / p>

Mer direkta tillämpningar av den extracellulära matrisen inkluderar dess roll för att stödja tillväxt och sårläkning. Till exempel är bentillväxt beroende av den extracellulära matrisen eftersom den innehåller de mineraler som behövs för att härda benvävnaden. Benvävnad måste blir ogenomskinlig och oböjlig. Den extracellulära matrisen tillåter detta genom att låta dessa tillväxtprocesser ta riklig möjlighet att rekrytera extracellulära proteiner och mineraler för att bygga och befästa det växande skelettet. På samma sätt kommer att bilda ärrvävnad efter en skada nytta av den extracellulära matrisen och dess rika nätverk av vattenolösliga proteiner.

Extracellular Matrix Components

Den extracellulära matrisen består mestadels av några viktiga ingredienser: vatten, fibrösa proteiner och proteoglykaner. De viktigaste fibrösa proteinerna som bygger den extracellulära matrisen är kollagener, elastiner och lamininer. Dessa är alla relativt robusta proteinmakromolekyler. Deras robusthet ger den extracellulära matrisen dess buffrande och kraftresistenta egenskaper som tål miljötryck utan att kollapsa. Kollagen är faktiskt en huvudkonstruktionskomponent i inte bara matrisen utan också hos flercelliga djur. Kollagen är det vanligaste fibrösa proteinet som tillverkas av fibroblaster och utgör ungefär en tredjedel av den totala proteinmassan hos djur. I matrisen ger kollagen cellens draghållfasthet och underlättar cell-till-cell-vidhäftning och migration.Elastin är en annan fiber som ger vävnader en förmåga att rekylera och sträcka utan att gå sönder. I själva verket beror det på att elastin och kollagen binder och fysiskt tvärbindes att denna sträckning begränsas till en viss grad av kollagen. Fibronektin utsöndras först av fibroblastceller i vattenlöslig form, men detta förändras snabbt när de sätts ihop till ett oupplösligt nätverk. Fibronektin reglerar delning och specialisering i många vävnadstyper, men det har också en speciell embryonal roll som är värt att nämna var det kommer att hjälpa till med positionering av celler i matrisen. Laminin är ett särskilt viktigt protein. Det är särskilt bra att montera sig i arkliknande proteinnätverk som i huvudsak kommer att vara ”limet” som associerar olika vävnadstyper. Det kommer att vara närvarande vid korsningarna där bindväv möter muskel-, nerv- eller epitelfodervävnad.

Bilden visar en datoriserad illustration av tredimensionell struktur av kollagenprotein

Roller av fibröst protein:

Tvärtom mot fibrösa proteiner som motstår sträckning kommer proteoglykaner att motstå mot kompression . Detta hänvisar till de krafter som trycker ner på vävnaden som annars skulle ”squasha” eller kollapsa den. Denna förmåga härrör från glykosaminoglykan-gruppen i proteoglykanen. Glykosaminoglykan, eller GAG, är kedjor av socker som kommer att variera och därmed låna molekylerna olika kemiska egenskaper. Dessutom är GAG: er de mest negativt laddade molekyler som djurceller producerar. Denna laddning kommer att locka GAG till positivt laddade natriumjoner. I levande vävnad följer vatten natriumens rörelse. Detta kommer att leda oss till en situation där vatten och GAG lockar också, vilket ger vatten i den extracellulära matrisen en karakteristisk motståndskraft mot kompression.

Quiz

1. Vilket av följande är inte en fibrös proteintyp som nämns?
A. Elastin – B. Proteoglycan
C. Kollagen
D. Laminin

2. Identifiera skillnaden mellan fibröst protein och proteoglykaner, enligt artikeln:
A. Fiberprotein är mer kapabelt att hantera vattenhaltiga miljöer
B. Proteoglykaner tjänar mer en fyllnadsroll i utrymmet mellan cellerna i en vävnad
C. Fiberproteiner motstår mot kompressionskrafter
D. Proteoglykaner motstår kompressionskrafter