Ekstrasellüler Matriks ve Elemanları (Hücre-dışı elemanlar) Yrd. Doç. Dr. Muhammed Kamil TURAN 2017/2018

Hücre dış ortamla ilişki içindedir Hücreler organları oluşturur Hücreler dış ortam ile yakından ilişkilidir Hücre-matriks bağlanmaları Hücre-hücre bağlanmaları Hücre dış ortamla ilişki içindedir

Hücre-Hücre bağlanmaları Epitel doku örnek olarak verilebilir Hücreler birbirleri ile yakında n ilişkildir Sıkı sıkıya birbirlerine özelleşmiş proteinler vasıtası ile tutunurlar Matriks elemanları azdır Hücre-Hücre bağlanmaları

Hücrenin dışında hücre tarafından salgılanan protein ve makromoleküllerden oluşan ağımsı yapıya ECM adı verilir. En çok bağ dokuda bulunur. Genelde bağ dokusunda fibroblastlarca salgılanırlar Kemikte Osteoblast Kıkırdakta Kondroblast Hücre Dışı Matriks Extracellular matrix

Makromoleküller iki sınıfata incelenir ECM’yi oluşturan moleküller başlıca iki sınıfa ayrılır Glikozaminoglikan (GAG) Proteiglikan Fibröz proteinler Yapısal proteinler Kollojen Elastin Yapıştırıcı proteinler Laminin Fibronektin ECM Makromoleküller iki sınıfata incelenir

Glikozaminoglikanlar Glikozaminoglikanlar; tekrarlayan disakkarit ünitelerinden meydana gelen dallanmış polisakkarit birimleridir Tekrarlayan disakkarit kısmını glukoz ya da galaktoz olabilir N-Asetikglukozamin N-Asetilgalaktozamin GAG Glikozaminoglikanlar

GAG GAG’ların sahip oldukçarı şeker rezüdülerine göre tipleir Hiyoluronan Kondratin sülfat Heparan sülfat Keratan sulfat GAG Şeker rezüdülerine göre isimlendirme, yapı ve fonksiyon farklılık oluşturur

Yapı fonksiyon ilişkisi GAG moleküller oldukça elektronegatiftir Bu nedenle katyonları matriks içinde devamlı suretle çekerler Bu çekim onları çok kuvvetli birer hidrofilik molekül haline getirir Çok küçük hacimde olsalarda oldukça fazla su molekülü ile etkileşime girerler Daima jelleşme ve hacimce artma eğilimindedirler Kırılmayacak kadar rijit olmaları ve jelleşmeleri matrikse çok büyük baskı kuvvetlerine dayanma ve aynı zamanda da esneme özelliğini verir. GAG Yapı fonksiyon ilişkisi

Hyaluronik asit Sülfatlanmış dissakkarit rezüdülerinin yan yana gelmesi ile oluşur GAG’lar içinde en basit yapıya sahiptir Hücre yüzeyinden dışarı sentezlenirklen direk salgılanması ile diğer tüm GAG’lerden ayrılır (Diğerleri hücre iç,inde sentezlenir ve veziküller şeklinde ECM’ye salgılanır) Doku ya da eklemlerde oluşan baskı gücüne karşı koyma Yaralana n bölgenin tamir edilmesi proseslerinde Embriyonik dönemde oluşan boşlukların doldurulmasında Hücre göçünde rol alırlar Hücrelerin göç edebileceği büyük alanlar oluştururlar İşlem birince hyolurinidaz tarafından parçalanırlar GAG Hiyolouran

Hiyoluronan hariç peptidoglikanların hepsi proteinler ile kovalant bağ yapmış halde bulunurlar ER üzerinde ribozomca sentelenir ER lümeni boyunca hareket eder. Golgiye gitmeden önce kor protein üzerindeki serin rezidülererine tetrasakkarit molekül eklenerek uzama için primer oluşturulur Golgi cisimciliğinde bu kor proteine polisakkarit zincirler ilave edeilir GAG Peptidoglikanlar

GAG Kondrotin sülfat Heperan sülfat Keratan sülfat Glukoronik asit N-Asetilgalaktozamin Heperan sülfat İduronik asit N-Asetilglukozamin Keratan sülfat Galaktoz GAG Proteiglikanlar

Proteoglikanlar uyarı moleküllerinin aktivitesinden sorumludur Değişik uyarı moleküllerine (özellikle büyüme faktörleri) bağlanarak onları uyarır ya da inhibi eder Bir büyüme faktörü olan Fibroblast Growth Factor (FGF) heparan sülfat ile etkileşir ve aktiflenir. Transforming Growth Factor Alpha (TGF-A) peptidoglikan olan dekorin kor proteinine bağlanarak inhibe olur Proteoglikanlar Proteoglikanlar uyarı moleküllerinin aktivitesinden sorumludur DEKORİN: fibrobalstlarca sentezlenen sadece tek bir GAG zincirine sahip olan proteoglikandır

GAG zincirleri ECM’de organize olur GAG zincirleri ve proteoglikanlar ECM içinde birbirleri ile etkileşerek daha büyük kümeler oluşturacak şekilde oraganize olurlar Kıkırdak dokuda Major proteoglikan agrekan ECM içindeki hyolironan ile etkileşerek bakteri büyüklüğünde kümler oluştururlar GAG ile proteoglikanların bağlanmasının ardından bu komplex laminin, fibronektin, kollogen, elastin gibi fibrömz proteinler ile bağlanarak ECM ilişkisini kurarlar GAG GAG zincirleri ECM’de organize olur

Hücre-matriks bağlanmaları Bağ dokusu örnek olarak verilebilir Hücre sayısı azdır Hücre-hücre mekanik tutunma neredeyse önemsizdir Hücre-matriks bağlantısı oldukça özelleşmiş ve çok Hücre-matriks bağlanmaları

Cell-Adhesion Molecules (CAM) Hücre bağlayıcı moleküller Hücrelerin doğrudan birbirlerine bağlanmasından oluşan integrin proteinlerdir İntegrin proteinlerin 3 bölümü olduğunu hatırlayınız Transmembranal kısımında alfasatmalları şeklinde oragnize IC yüzde hücre iskeleti ile EC matriks elemanları ile Cell-Adhesion Molecules (CAM)

Homofilik ve heterofilik bağlanma Hücre-hücre bağlanmasında her iki CAM birbirinin aynı ile bu homofilik bağlanmadır İki hücre arasındaki ya da hücre-matiks arasında bağlantı iki farklı protein tarafından yapılıyorsa bu bağlanma heterofilik bağlanmadır Homofilik ve heterofilik bağlanma

CAM dört büyük grupta değerlendiriler geniş bir protein ailesini temsil eder. Kaderin proteinleri Ig süper ailesi Integrin proteinleri Selektin proteinleri CAM sınıfları

Cadherin Cadherin protinleri çok geniş bir ailedir. Tek geçişli transmembranal büyük glikoproteinlerdir Ca++ iyonuna ihtiyaç duyarlar Homofilik bağlanma yapar

Cadherin Pek çok tipi vardır olup başlıca 4 gruba ayrılırlar Klasik cadherin molekülleri E,N,P cadherin molekülleri Epitelyum Nöron Kalp Plasenta Meme dokusu Desmozomal cadherin’ler Desmoglein (DSG-1, DSG-2, DSG-3, DSG-4) Desmokolin (DSC-1, DSC-2, DSC-3) Protocadherin Beyin dokusunda bulunmaları ile diğerlerinden ayrılırlar Diğerleri R,VE,K,T1,T2,OB,H,M,KSP cadherin molekülleri Retina, böbrek, damar duvarı vb Cadherin

Ig Super-Family (Ig süper ailesi) Hücreler arası ve hücre matriks bağlantısını sağlayan heterofilik bağlanatı yapabilen proteinlerdir. Bağlanmak için Ca++ gerektirmez En çok çalışılan iki tanesi N-CAM: Nöronlarda I-CAM: Endotel hücrelerinde I-CAM aktiflenmiş damar duvarı endoteli tarafından sağlanır I-CAM lökositlerin dama duvarına tutunmasından sorumludur I-CAM aracılığı ile lökositler damar duvarı endotelinden geçerek dokuya geçerler Inflamasyon yanıtı Ig Super-Family (Ig süper ailesi)

Hücreyi ECM elemanlarına bağlarlar Ca++ ve Mg++ ile divalent aracılı heterofilik bağlanma sağlayan proteinleridir. Hücre yüzeyinde en çok bulunan proteinler olup genel olarak 3 protein grubu ile bağlantı yapar Kollage Fibronektin, Laminin İntegrinlerin bir ucu ECM üzerinde bağlantı yaparken diğer ucu hücre iskeletinde aktin molekülleri ile bağlantı yaparlar Integrinler Hücreyi ECM elemanlarına bağlarlar

İki alt birimden oluşurlar Integrinler İki alt birimden oluşurlar Birbirleri ile nonkovalan ilişkide olan iki glikoprotein alt birimden oluşurlar. Bu alt birimler  Alfa (α) Beta (β)

Hücreyi ECM elemanlarına bağlarlar İntegrinler iki alt birimden oluşur alfa ve beta subunit Karboksi uçları sitozolde amino uçları ile extrasellüler yüzde bulunur Alfa subinit içinde disülfit köprüsü Beta subunit’te ise sisteince zengin bölge bulunur Integrinler Hücreyi ECM elemanlarına bağlarlar

Integrin α1β2 αMβ2 Β2 ailesi hücre-hücre bağlanmasını sağlarlar LFA-1 adını alır, β2 ailesindendir Lymphıcyte function associated Lemfositlerde bulunur αMβ2 MAC-1 adını alır Makrofajlarda bulunur Β2 ailesi hücre-hücre bağlanmasını sağlarlar Kan pıhtılaşması Lenfositlerin enfeksiyonlu sahalarda damar duvarına sıkıca tutunmalarını sağlarlar Integrin Farklı alfa ve beta subunitler farklı hücrelerde farklı görevlere sahiptir

Kalsiyum bağımlı olan heteroil CAM proteinleridir Bu grup protein hücre yüzeyinde bulunan proteinlerdir Geçici olarak endotel duvarı ile hücreler arasında bağlantı oluşturur 3 tipi bulunur (PEL) P-Selectin E-Selectin L-Selectin Herhangi bir inflamasyon durumunda histamin ve trombin’e karşılık selektin molekülleri (veziküller içinde depolanmış durumda bulunanan) hücre yüzeyine doğru hareket ederek lenfositlerin yüzey reseptörleri ile bağlantı kurarlar ve lenfositlerin enflamasyonlu sahaya geçişini hızlandırırlar Selectin Kalsiyum bağımlı olan heteroil CAM proteinleridir

Kalsiyum bağımlı olan heteroil CAM proteinleridir Selectin Kalsiyum bağımlı olan heteroil CAM proteinleridir carbohydrate-recognition-domain (CRD)

Hücre bağlayıcı moleküller CAMs

Hücre Bağlantıları Özellikle epitel doku organizasyonunda önemlidirler 3 Fonksiyonel gruba ayrılır Tıkayıcı bağlantı (occluding junction) Bağlayıcı bağlantı (anchoring junction) İletişim bağlantıları (communication junction) Hücre Bağlantıları

Temel görevi epitel dokuda hücreler arasını tıkayarak çok küçük moleküllerin bile hücre sathının bir yüzünden diğer yüzene kontrolsüz geçişini engellemektir. Tıkayıcı bağlantılar Occluding junction

Tıkayıcı bağlantılar Terminal tıkaç (Tight junction) Hücre etrafını sarar Diğer TT ile sıkı sıkıya bağlanır Hemen hemen tüm maddelere karşı geçirgen değildir Tuz iyonları Su Tıkayıcı bağlantılar Occluding junction

Terminal tıkaç Üç proteinden oluşur Occludin Claudin JAM-1 (Junctional adhesion Moelcul – 1) Ig benzerşi CAM ‘lerin bir grubudur Sitoplazmadaki aktin molekülleri ile bağlantı kurarlar Terminal tıkaç Yapısı

Terminal tıkaç Yapısı

Terminal tıkaç Yapısı

Bağlayıcı bağlantılar Anchoring junction

Yapı fınksiyon ilişkisi Pankreas hücrelerinden salgılana nezimlerin direk kana çıkışını engeller İdrar kesesini oluşturan epitel dokuda bulunur ve idrar sızıntılarını engeller Barsak lümenindeki epitel dokuda bulunurlar ve barsak sıvısı içindeki maddelerin direk kana geçişlerini engeller. Midede HCl salgılayan hücrelerin extrrasellüler yüzlerinden salgıladıkları bikarbonat iyonlarının tekrar mide lümenine dönmesini engellerler Terminal tıkaç Yapı fınksiyon ilişkisi