Macierz zewnątrzkomórkowa (ECM) nie tylko zapewnia fizyczne wsparcie dla tkanek, ale ma również kluczowe znaczenie dla rozwoju tkanek, homeostazy i chorób. Ponad 300 cząsteczek ECM zostało zdefiniowanych jako składające się na "rdzeń matrisomu" u ssaków ssaków poprzez analizę sekwencji całego genomu. Podczas rozwoju zęba struktura i funkcje ECM dynamicznie się zmieniają. We wczesnych etapach, błony podstawne (BM) oddzielają dwie warstwy komórek nabłonka zębowego i mezenchymy. Na późniejszych etapach różnicowania warstwa BM zostaje zastąpiona macierzą szkliwa i macierzą zębiny, które są wydzielane przez odpowiednio przez ameloblasty i odontoblasty. Geny macierzy szkliwa i i geny macierzy zębiny są skupione w dwóch zamkniętych regionach zlokalizowanych na ludzkim ludzkim chromosomie 4 (mysim chromosomie 5), z wyjątkiem genu kodującego amelogeninę, główne białko macierzy szkliwa. głównego białka macierzy szkliwa, który znajduje się na chromosomach płci. Te geny dla białek macierzy szkliwa i zębiny pochodzą od wspólnego przodka przodka, ale w wyniku ewolucji różniły się pod względem ich specyficznych funkcji. funkcji. Te białka macierzy odgrywają ważną rolę w adhezji komórek, polaryzacji oraz różnicowaniu i mineralizacji matryc szkliwa i zębiny. Mutacje tych genów powodują choroby, takie jak niedoskonała odontogeneza (OI) i niedoskonała amelogeneza (A). niedoskonała amelogeneza (AI). W niniejszym przeglądzie omawiamy niedawno zdefiniowane terminy matrisome i matrixome dla ECM, a także skupiamy się na genach i funkcjach białek macierzy szkliwa i zębiny. białek macierzy szkliwa i zębiny. --- Macierz zewnątrzkomórkowa (ECM) jest złożoną siatką usieciowanych białek zapewniając zarówno biofizyczne, jak i biochemiczne wskazówki, które są ważnymi regulatorami proliferacji, przeżycia, różnicowania i migracji komórek. Przedstawiamy tutaj strategię strategię proteomiczną opracowaną w celu scharakteryzowania składu ECM in vivo normalnych tkanek i nowotworów przy użyciu wzbogacania ekstraktów białkowych dla składników ECM i późniejszą analizę za pomocą spektrometrii mas. Równolegle opracowaliśmy opracowaliśmy podejście bioinformatyczne do przewidywania in silico "matrisomu" zdefiniowanego jako zespół białek ECM i powiązanych czynników. Przedstawiamy charakterystykę macierzy zewnątrzkomórkowych mysich płuc i okrężnicy, z których każda zawiera ponad 100 białek ECM i każde z nich ma charakterystyczną sygnaturę. charakterystyczną sygnaturę. Ponadto, wykorzystując ludzkie ksenografty nowotworowe u myszy, pokazujemy, że zarówno komórki nowotworowe, jak i komórki zrębu komórki nowotworowe i komórki zrębu przyczyniają się do produkcji macierzy guza oraz że guzy o różnym potencjale przerzutowym różnią się zarówno pod względem składników ECM pochodzących ze zrębu. Strategia, którą tutaj opisujemy i ilustrujemy może być szeroko stosowana, a w celu ułatwienia stosowania tych metod przez innych innych, zapewniamy zasoby, w tym protokoły laboratoryjne, wykazy domen i białek ECM domen i białek ECM oraz instrukcje bioinformatycznego wyprowadzania ludzkiego i mysiego matrisomu. i mysiego matrisomu. --- Ukończenie sekwencji genomów wielu organizmów pozwala na w miarę kompletną definicję białek macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM). definicję białek macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM). U ssaków ten "podstawowy matrisom" obejmuje ∼300 białek. Ponadto istnieje duża liczba enzymów modyfikujących ECM, czynników wzrostu wiążących ECM i innych białek związanych z ECM. białek związanych z ECM. Te różne kategorie ECM i białek związanych z ECM współpracują w celu montażu i przebudowy macierzy zewnątrzkomórkowych i wiążą się z komórkami poprzez receptory ECM. komórkami poprzez receptory ECM. Wraz z receptorami dla czynników wzrostu związanych z ECM czynniki wzrostu, dostarczają one wielu informacji do komórek, aby kontrolować przeżycie, proliferację, różnicowanie, kształt, polaryzację i ruchliwość komórek. Ewolucja Ewolucja białek ECM była kluczowa w przejściu do wielokomórkowości, ułożeniu komórek w warstwy tkanek i rozmieszczenia komórek w warstwach tkanek i opracowaniu nowych struktur podczas ewolucji kręgowców. podczas ewolucji kręgowców. Ta kluczowa rola ECM znajduje odzwierciedlenie w różnorodności białek ECM, a modularne struktury domenowe białek ECM pozwalają zarówno na ich liczne interakcje, jak i na ich wielokrotne interakcje i, w trakcie ewolucji, rozwój nowych architektur białkowych. architektur białkowych.
Czym jest pozakomórkowy rdzeń "matrisome"?
"Matrisom" definiuje się jako zespół białek macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM) i powiązanych z nimi czynników. Rdzeń matrisomu został zdefiniowany u ssaków poprzez analizę sekwencji całego genomu i obejmuje około 300 białek.