Adhesión focal

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.

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.

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