Het laminine is een eiwit dat de extracellulaire matrix is van de basaalmembraan van epitheelweefsels bij gewervelde dieren. Dit type eiwit zorgt voor een bindingsondersteuning tussen de cellen van de bindweefsels, zodat ze functioneren in de samenhang en verdichting hiervan.
In het algemeen zijn laminines verantwoordelijk voor het ordenen van het ingewikkelde eiwitnetwerk dat de extracellulaire matrix of basaalmembraan van weefsels vormt. Laminines worden meestal geassocieerd met eiwitten zoals collageen, proteoglycanen, entactines en heparaansulfaten.
Laminins en hun deelname aan het basismembraan van gewervelde dieren (Bron: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)
Dit ingewikkelde basaalmembraan, geordend door laminines, scheidt de epitheliale delen van de weefsels, dat wil zeggen, elke extracellulaire matrix scheidt het endotheel van het mesothelium en de extracellulaire matrix van het mesotheel scheidt deze laag van het epitheel.
Veel onderzoek heeft aangetoond dat de expressie van gemuteerde laminine-genen potentieel dodelijk is voor een cel, aangezien ze ook verantwoordelijk zijn voor het reguleren van bijna alle complexe interacties die plaatsvinden in het basismembraan.
Er is een grote diversiteit aan lamininefamilies bij alle gewervelde dieren. Deze variëren in samenstelling, vorm, functie en oorsprong. Bij hetzelfde individu, in verschillende weefsels, kunnen verschillende laminins worden aangetroffen, elk aangepast aan de omgeving van het weefsel dat het tot expressie brengt.
Kenmerken van laminins
Lamininemonomeren of -eenheden bestaan uit een heterotrimeer van drie verschillende glycoproteïneketens. Deze eiwitten bevatten veel verschillende domeinen (multidomeinen) en zijn een essentieel onderdeel van de vroege embryonale ontwikkeling van weefsels.
De gebruikelijke vorm van laminins is een soort "kruis" of "Y", hoewel sommige de vorm hebben van een lange staaf met vier takken. Door deze kleine variatie kan elk type laminine de juiste integratie regelen vanaf elke positie in het weefsel.
Laminines hebben een hoog molecuulgewicht, dat kan variëren afhankelijk van het type laminine, van 140 tot 1000 kDa.
Over het algemeen bevat elk basismembraan een of meer verschillende soorten laminines, en sommige wetenschappers stellen voor dat laminines een groot deel van de fysiologische functie bepalen van de basale membranen van het weefsel waarin ze worden aangetroffen.
Bij gewervelde dieren zijn minstens 15 verschillende soorten laminins gevonden, ingedeeld in een familie, aangezien ze zijn gevormd uit dezelfde trimeren, maar met verschillende combinaties. Bij ongewervelde dieren zijn tussen de 1 en 2 verschillende trimeren gevonden.
Huidige studies suggereren dat de laminines van alle gewervelde dieren zijn ontstaan door de differentiatie van orthologe genen, dat wil zeggen dat alle genen die coderen voor laminines een gemeenschappelijke oorsprong hebben van ongewervelde dieren.
Structuur
Ondanks het grote aantal functies dat laminins regelen, hebben ze een vrij eenvoudige structuur die voor het grootste deel behouden blijft tussen de verschillende soorten die bekend zijn.
Elke laminine is opgebouwd uit drie verschillende kettingen die met elkaar verweven zijn en een soort "verweven vezel" vormen. Elk van de drie ketens wordt geïdentificeerd als alfa (α), bèta (β) en gamma (γ).
De vorming van het trimeer van elk laminine hangt af van de vereniging van het C-terminale gebied van elk van zijn ketens. Binnen elk molecuul zijn deze ketens gepaard door peptidebindingen en drie disulfidebruggen die de structuur een grote mechanische sterkte geven.
Schematisch diagram van de structuur van een laminine (Bron: Maiaaspe / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)
Waarnemingen gedaan met elektronenmicroscopie van de typische lamininemonomeren hebben gedetailleerd aangetoond dat de structuur een soort asymmetrisch kruis is met een lange arm van ongeveer 77 nm (nanometer) gekenmerkt door een prominente bolvorm aan een van de uiteinden.
Bovendien worden drie korte armen waargenomen, twee op ongeveer 34 nm en één op ongeveer 48 nm. Elke arm eindigt in een bolvormig uiteinde, vergelijkbaar met dat van de hoofdketen, maar kleiner van formaat.
Het verschil tussen de verschillende soorten laminines is voornamelijk te wijten aan de verschillen in de α-ketens, die op minstens drie verschillende manieren kunnen vouwen; hoewel momenteel variaties zijn geïdentificeerd voor alle ketens:
- 5 verschillende variaties of ketens van laminine α
- 3 variaties van β-ketens
- 3 variaties voor γ-ketens
Kenmerken
De belangrijkste en meest bestudeerde functie van laminines is die van interactie met de receptoren die zich verankeren op de celmembranen van cellen grenzend aan de basale membranen waar ze worden aangetroffen.
Deze interactie zorgt ervoor dat deze eiwitten betrokken zijn bij de regulatie van meerdere cellulaire activiteiten en signaalroutes. Er moet worden vermeld dat hun functies afhangen van hun interactie met specifieke receptoren op het celoppervlak (veel van de membraanreceptoren worden momenteel geclassificeerd op basis van hun vermogen om aan laminines te binden).
Integrinen zijn receptoren die een interactie aangaan met lamininen en "niet-integrinen" -receptoren zijn degenen die niet het vermogen hebben om aan deze eiwitten te binden. De meeste receptoren van het "niet-integrine" -type zijn proteoglycanen, sommige dystroglycanen of syndecanen.
De rijping van de weefsels van de lichaamsorganen vindt plaats met een vervanging van vroege laminines, die aanvankelijk vastzaten in het basale membraan van de weefsels die de juveniele organen vormden.
Onder de laminins is het type dat het meest is bestudeerd laminin-1, dat direct verband houdt met de groei van axonen van praktisch elk type neuron onder in vitro-omstandigheden, aangezien deze de beweging van de 'groeikegel' in het oppervlak van neuronen.
Nomenclatuur en typen
Biochemici beschouwen de lamininefamilie als een zeer grote eiwitfamilie, waarvan er nog maar weinig leden bekend zijn. Met moderne tools kunnen echter in korte tijd nieuwe soorten laminins worden opgevangen.
Dergelijke eiwitten worden elk geïdentificeerd met een nummer, beginnend met 1 en eindigend met 15 (laminin-1, laminin-2… laminin-15).
Er wordt ook een ander type nomenclatuur gebruikt, die het type ketting aangeeft dat elk laminine heeft. Laminin-11 is bijvoorbeeld samengesteld uit een alfa (α) -5-keten, een beta (β) -2-keten en een gamma (γ) -1-keten, dus het kan laminin-521 worden genoemd.
Bovendien wordt elk laminine geclassificeerd volgens de functie waarmee het is geassocieerd en ook volgens het specifieke weefsel van het lichaam waaraan het deelneemt. Enkele voorbeelden van laminins zijn:
- Lamina-1: betrokken bij epitheliale ontwikkeling
- Laminin-2: betrokken bij de myogene ontwikkeling van alle weefsels, het perifere zenuwstelsel en de matrix van de glomeruli.
- Lamina-3: neemt deel aan myo-peesovergangen
- Lamina-4: werkt in de neuromusculaire knooppunten en in de mesangiale matrix van de glomeruli
- Laminin-5, 6 en 7: ze werken bij voorkeur op epidermale weefsels.
Referenties
- Miner, JH, en Yurchenco, PD (2004). Laminine functioneert bij weefselmorfogenese. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 20, 255-284.
- Rasmussen, DGK en Karsdal, MA (2016). Laminines. In Biochemistry of Collagenens, Laminins and Elastin (pp. 163-196). Academische pers.
- Sasaki, T., Fässler, R., en Hohenester, E. (2004). Laminine: de kern van de assemblage van keldermembranen. The Journal of cell biology, 164 (7), 959-963.
- Timpl, R., Engel, J., & Martin, GR (1983). Laminine - een multifunctioneel eiwit van basale membranen. Trends in Biochemical Sciences, 8 (6), 207-209.
- Timpl, R., Rohde, H., Robey, PG, Rennard, SI, Foidart, JM, & Martin, GR (1979). Laminine - een glycoproteïne uit keldermembranen. Journal of Biological Chemistry, 254 (19), 9933-9937.
- Tryggvason, K. (1993). De laminin-familie. Huidige mening in celbiologie, 5 (5), 877-882.