Adhesioonimolekulid

Raku adhesioonimolekulid on olulised transmembraansed valgud, mis vahendavad kas rakkude omavahelist või rakkude ja ekstratsellulaarse maatriksi vahelist adhesiooni.
Adhesioonimolekulid koosnevad kolmest domeenist: intratsellulaarsest domeenist, mis ühendub tsütoskeleti valkudega, transmembraansest domeenist ja ekstratsellulaarsest domeenist, mis ühendub kas teiste adhesioonimolekulidega või ekstratsellulaarse maatriksiga.
Rakkude adhesioonis omavahel ja maatriksi teiste valguliste komponentidega osalevad ka proteoglükaanid. Proteoglükaanide hulka kuuluvad tuumavalgud, mille külge on kinnitunud glükosamiini glükaani ahelad. Kõik need interaktsioonid võimaldavad rakkudel kleepuda üksteise külge, ühendada naaberrakkude tsütoplasmasid ja annavad kudedele nende tugevuse ja vastupidavuse.

Jaotus

Raku adhesioonimolekulid jagatakse viide põhilisse klassi, nendeks klassideks on kadheriinid, immunoglobuliinide (Ig) superperekond, selektiinid, mutsiinid ja integriinid. Kadheriinide ja selektiinide vahendatud rakkudevahelised adhesioonid on Ca²⁺-sõltuvad. Ig-superperekonna ja integriinide vahendatud adhesioonid on Ca²⁺-sõltumatud. Paljud rakud kasutavad adhesiooniks mitmeid erinevaid raku adhesioonimolekule. Integriinid vahendavad rakk–maatriks interaktsioone, samas kui teised adhesiooni molekulid osalevad rakk–rakk adhesioonide moodustumisel.

Kadheriinid

Kadheriinid on Ca²⁺-sõltuvad raku adhesioonimolekulid. Kadheriinid on põhilised rakkude omavahelise adhesiooni vahendajad ja neil on oluline roll kudede diferentseerumises. Kõige laialdasemalt on varajase diferentseerumise käigus ekspresseeritud E-, P- ja N-kadheriinid. Kõik kadheriinid on I tüüpi integraalsed membraani glükoproteiinid, mis koosnevad 720–750 aminohappest. Kadheriini molekul koosneb N-terminaalsest ekstratsellulaarsest piirkonnast, ühest transmembraansest toestavast segmendist ja C-terminaalsest tsütoplasmaatilisest sabast. N-terminaalne domeen põhjustab kadheriinide dimeriseerumise ja seob dimeere vastasmembraanidelt. Ekstratsellulaarne domeen sisaldab korduvaid järjestusi, mis on vajalikud Ca²⁺ sidumiseks ja rakkudevaheliseks adhesiooniks. Tsütoplasmaatiline domeen seondub tsütoskeletiga. Keskmiselt 50–60% järjestusest on erinevatel kadheriinidel identsed. Diferentseerumine või ka mõni haigus võivad esile kutsuda muutusi kadheriinide hulga osas või raku pinna olemuses, mõjutades seeläbi paljusid aspekte rakkudevahelises adhesioonis ja rakkude migratsioonis. Näiteks metastaaside teke kasvajate puhul on seotud kadheriinide kaoga raku pinnalt.
Teada on rohkem kui 40 erinevat kadheriini. Erinevates kudedes ekspresseeritakse erinevaid kadheriine. Kõige rohkem erinevaid kadheriine ekspresseeritakse ajus, mis on arvatavasti tingitud vajadusest moodustada väga spetsiifilisi rakkudevahelisi ühendusi.
Kadheriinide uurimisel keskendutakse põhiliselt nende rollile närvisüsteemi arengus ja säilimises: erinevates närvisüsteemi rakkudes ja piirkondades ekspresseeritakse erinevaid kadheriine. Dünaamilised kadheriinide adhesioonid on olulised neuronite kasvul ja sünapside moodustumisel. Samuti on kadheriinidel võime reguleerida sünapside plastilisust.

Integriinid

Integriinid on olulised, sest nad on põhilised retseptorvalgud, mida rakud kasutavad ekstratsellulaarsele maatriksile seondumiseks. Integriini molekul koosneb kahest omavahel mittekovalentselt seotud glükoproteiini alaühikust (α ja β). Erinevad rakkudes asuvad integriinid võivad ligandiga seonduda väga erinevalt. Integriinide seondumine ligandidega sõltub rakuvälistest divalentsetest katioonidest (Ca²⁺ ja Mg²⁺). Divalentse katiooni tüüp võib mõjutada nii integriini ja ligandi seostumise afiinsust kui ka spetsiifilisust.
Selgroosetel on palju selliseid valke, mis tuntakse ära mitme integriini poolt. Näiteks fibronektiiniga seondumiseks on vaja vähemalt 8 integriini ja laminiini sidumiseks vähemalt 5 integriini. Inimese integriini heterodimeeride mitmekesisus tuleneb 9 erinevast β alaühikust ja 24 erinevast α alaühikust. Lisaks erinevate α ja β alaühikute olemasolule mõjutab integriinide mitmekesisust veel osade integriinide RNAs toimuv alternatiivne splaissimine. Integriinid funktsioneerivad kui transmembraansed linkerid, vahendades tsütoskeleti ja ekstratsellulaarse maatriksi vahelisi interaktsioone, mis on vajalikud rakkude haardumiseks maatriksiga. Enamik integriine on ühendatud aktiinifilamentide kimpudega. Erandiks on α6β4 integriin, mida leidub hemidesmosoomides – need on ühendatud intermediaalsete filamentidega. Pärast integriini seondumist ligandiga (maatriksis), seondub β alaühiku tsütoplasmaatiline saba mitme rakusisese ankruvalguga, nende hulgas taliini, α-aktiini ja filamiiniga. Ankru valgud võivad seostuda otse aktiinile või mõnele teisele ankru valgule (nt vinkuliin), sidudes seeläbi integriinid ja aktiinifilamendid. Õigetes tingimustes võib see viia integriini klastrite tekkele ja võivad moodustuda fokaalsed adhesioonid rakkude ja ekstratsellulaarse maatriksi vahel.

Selektiinid

Ekstravasatsioon nõuab järjestikuste rakkude vaheliste kontaktide moodustumist ja lagunemist leukotsüütide ja veresooni vooderdavate endoteeli rakkude vahel. Neid kontakte vahendavad selektiinid. Selektiinid on raku adhesioonimolekulid, mis on spetsiifilised leukotsüütide ja veresoonte rakkude interaktsioonide vahendajad. Selektiinid jagunevad kolmeks: L-, E- ja P-selektiin. Ekstravasatsioonis on võtmevalguks P-selektiin, mis paikneb veresoonte sisemisel pinnal olevates epiteeli rakkudes. Kõik selektiinide perekonda kuuluvad adhesioonimolekulid on lektiinid ehk valgud, mis seovad süsivesikuid. Kõik selektiinid seonduvad talle spetsiifilisele oligosahhariidi järjestusele glükoproteiinides või glükolipiidides. Sarnaselt kadheriinidega on ka selektiinid Ca²⁺-sõltuvad. Selektiinide suhkrut siduv lektiini domeen paikneb tavaliselt molekuli ekstratsellulaarse regiooni lõpus.

Liidused

Rakkude adhesioon põhjustavad tavaliselt üks või mitu raku adhesioonimolekuli. Selleks et rakud saaksid kudedes toimida terviklikult, on vajalikud rakkudevahelised ühendused ehk liidused. Leitud on neli põhilist klassi liiduseid, milleks on tiheliidus, aukliidus, rakk–rakk ja rakk–maatriks liidus (ankurliidus).

Tiheliidus

Tiheliidused moodustavad pideva rakkudevahelise barjääri, mis on vajalik kudede ruumide eraldamiseks ja lahustunud ainete liikumise reguleerimiseks läbi epiteeli.

Aukliidus

Aukliidused moodustavad naaberrakkude tsütosoolide vahel kanaleid. Neid kanaleid pidi saavad naaberrakkude vahel liikuda ioonid (K⁺ ja Ca²⁺), sekundaarsed virgatsained (cAMP, cGMP ja IP₃ (inositool-1,4,5-trifosfaat)) ja väikesed metaboliidid (glükoos). Aukliiduse moodustavad kaks sõltumatut valkude perekonda, panneksiinid ja konneksiinid. Molekulid molekulmassiga alla 1200 kDa võivad aukliidust vabalt läbida ning molekulid, mille molekulmaas on suurem kui 2000 kDa, seda läbida ei suuda. Keskmise suurusega molekulide jaoks võib olla aukliiduse läbilaskvus varieeruv ja piiratud.
 Elektrilises sünapsis on närvirakud ühendatud aukliidusega. Nii pääsevad närviimpulssi edasikandvad ioonid kiiresti ühest neuronist teise.

Ankurliidus

Ankurliidused jagunevad kolme klassi: adherentsliidus, desmosoomid ja hemidesmosoomid. Adherentsliidus ja desmosoomid on spetsialiseerunud rakkudevahelised liidused, mis koosnevad rühmitatud kadheriini dimeeridest.

Desmosoomid

Desmosoomid on rakusisesed liidused, mis võimaldavad rakkudevahelist tugevat adhesiooni. Nad võivad seonduda rakusiseselt intermediaalsete filamentide tsütoskeletile, moodustades adhesiivse sideme, mis annab kudedele nende tugevuse. Desmosoome on palju epidermises ja südamelihases, sest need peavad olema vastupidavad pidevatele mehaanilistele jõududele. Desmosoomide adhesiooni vahendavad desmogleiin ja desmokoliin. Desmosomaalsed kadheriinid seonduvad intermediaalsetele filamentidele valgulise kompleksi kaudu. See valguline kompleks koosneb plakoglobiinist (Pg), desmpakiinist (Dp) ja plakofiliinist (Pkp).

Hemidesmosoomid

Hemidesmosoomid ühendavad omavahel rakku ja ekstratsellulaarset maatriksit. Hemidesmosoomid paiknevad põhiliselt epiteelirakkude pinnal.