MATRICE EXTRACELLULAIRE

BASAL LAMINAExtensive interaction between ECM molecules

ECM: Extra-cellular Matrix

Controlled degradation of the ECM by locally secreted proteolytic enzymes

b) serine proteases u-PA = urokinase type plasminogen activator

specifically cleaves plasminogen into plasmin: Plasmin cleaves fibrin, fibronectin, laminin.

u-PA receptors (uPAR) is present onnerve growth cones,

leading edges of migrating white blood cellson cancer cells

required for metastasis, the invasive capacity of cellsa negative prognostic marker in many cancers

A)Human prostate cancer cells secrete the serine protease, u-PA (red).u-PA binds to u-PA receptor (uPAR) proteins on prostate cancer cell surface (green).B)Human prostate cancer cells were transfected and secrete an inactive serine protease(yellow).The inactive serine protease occupies / blocks most of the receptors.

Both A) and B) cells are grow and produce tumours when injected into animalsBUT only A is metastatic

Complexes de jonction Celule-cellule

CELL - CELL

CELL - Matrix

epithelial cells of the small intestine

anchoringjunctions

CAMCAM

1) Extra Cellular Matrix Molecules (ECM) proteins and polysacharides secreted locally and assembled into a meshwork

2) Transmembrane linker proteins or Cell Adhesion Molecules (CAMs ) cytoplasmic domain

transmembrane domainextracellular domain

3) Intracellular attachment proteins a plaque, connecting the junction to (micro- or intermediate) filaments

E CM

ANCHORING JUNCTIONS:

JUNCTIONAL ADHESION MECHANISMS Non-JUNCTIONAL CONTACTS

CELL -MATRIXADHESION

CELL -CELLADHESION

basal lamina

actin

NO attachment

plague

CADHERINS

IG-LIKE CAMS

INTEGRINSSELECTINS

adhesion belt(CADHERINS)

desmosomes(CADHERINS)

Gap junctions(connexins)

tightjunctions

focal contacts(integrins)

hemidesm.(integrins) integrins

non-epithelial cellsepithelial cells

Cellule - Celluleliaison transmembranaire

ouCAMs (cell adhesion molecules)

1) CAMs Ca2+-dependantes :cadherins, selectins, integrins

2) CAMs Ca2+-independantes

Cellules se lient à CAMs d’autres cellules et transmettent la signalisation

Cadherines and Catenines

Les Cadherines effectuent la transductioncellulaire entre ECM et cytoplasm

Structure des desmosomes

Les Cadherines jouent un rôle dans:• Development embryonaire

• Souris knockout of E-, P- and N-cadherine meurent dans les stadesembryonaires

• Development neuronal• neurite outgrowth

• Architecture tissulaire:• adherens junctions-associatées à des filaments d’actin• La polarité produite par-E-cadherin induit une polarité

apicale/basolaterale• cell sorting: des cellules exprimant une même cadherine se differencient

ensembles lorsqu’elles sont mélangées• Cancer

• prevention d’invasion et de metastasis• differentiation• organization du cytosquelette/polarité

•Ca2+-dependent:•requière Ca2+ pour se lier (cellules se dissocient si Ca2+ bas)•Protection contre trypsinisation en presence de Ca2+

•Ca2+ lie ensemble 5 EC domaines et confére une forme en tube

Structure des Domainesextracellulaires des Cadherines

• domaines extracelllulaire (EC) de 110 AA:• ca 30% identité entre differentes cadherines• en général 5 domaines mais seul 4 domaines sont homologues• chaque domaine a 2 motifs liant Ca2+

• domaine EC 1 contient le site de liaison• domaine HAV requis pour liaison homophile• autres AA necessaires pour la liaison

• Sequences très conservées• LDRE• DXNDNXP-site liant le Ca2+

Liaison Homophile(liaison forte)

• La plupart des cadherines interagissent par liaisonhomophile dans la plupart des conditions

Liaison Heterophile(liaison plus faible)

• T lymphocytes: lient les cellules de la muqueuse epithelials(integrine α3β7 lie E-cadherine)

• FGFR: possède une séquence HAV qui peut interagir avec N-Cadherine

• Superoxide dismutase: contient HAV qui affecte l’aggrégationde N-cadherines

• virus Influenza souche A hemagglutinines: contient la séquenceHAV

• Shigella flexneri (bacterie entérique): utilise cadherines pourpénétrer dans les cellules

Groupe 1: cadherines classiques• E-, N-, and P-cadherines

• ont le site HAV

• T cadherines• liées via phosphatidylinositol (pas de domaine

cytoplasmique)

Group 2: cadherines prototypes• 5 ou plus domaines EC• Pas de séquence HAV• Domaines cytoplasmiques complétement

differents• faible adhesion entre molecules

Groupe 3: cadherines desmosomales:

• desmogleines et desmocollines• 4 domaines EC• domaine cytoplasmique seulement 30% identique• (90% dans les cadherines classiques)

Groupe 4: autres cadherines• quelques variations du segment

extracellulaire• differents domaines cytoplasmiques

– transporter de peptides (intestin)– recepteur bacterien de B. thuringiensis– “Fat tumor suppressor” from Drosophila– Ret receptor tyrosine kinase

Modèle d’architecture moleculaire d’un desmosome

• membres de la familledes Cadherines : Desmogleines Desmocollines

• Desmoplakines: lient lesfilaments intermédiaires

Rôle important pour prevention d’invasion et de metastases.

PROTEINES contenant des sites HAV

• FGFR• INFLUENZA STRAIN A HEMAGGLUTININ• SUPEROXIDE DISMUTASE• PTPκ & PCP-2/PTPλ

Cadherin Associated Proteins:α- & β-Catenines

• domaines intracellular conservés (sites deliaison):

• Domaines liant ß catenine/plakoglobine– Domaines mutuellement exclusifs

• Domaine liant p120

α catenines• lient directement ß catenines and

plakoglobines• lient actine• lient α-actinine et vinculine• lient ZO-1

β catenines• 60% identiques à plakoglobine• 70% identiques à armadillo• lient Cadherines (&APC and Tcf/LEF-1) via unités

repetitives (“arm repeats”)• lient alpha-Catenines via N-terminus

1) CA-DEPENDENT CAMs (CELL ADHESION MOLECULES):

a) classic CADHERINS: involved in both junctional and non junctional adhesions

E-, N- and P- cadherins (Epithelial, Nerve, Placenta)

single-pass transmembrane glycoproteins (~700-750 AA s), 5 cadherin repeatsselective adhesion, homophilicdifferential expression during development + morphogenesis

the extracellular side: 5 cadherin repeats of 100 AA, (3 are Ca2+ -binding)in the absence of Ca >>> rapid proteolysis

the cytoplasmic side:the intracellular attachment proteins: catenins α,β,γ (bind actin) (required for cell-cell adhesion)

B) INTEGRINS: (both junctional and non-junctional adhesions)

C) SELECTINS (non-junctional, endothelium and blood cells only)

2) CA-INDEPENDENT CAMs (Ig-like CAMs) members of the immunoglobulin superfamily involved cell-cell non-junctional adhesions

single-pass transmembrane glycoproteins many isoforms, weaker interactions,changes of N-CAM expression in development

N-CAMs: mostly homophilic (Neural CAM)I-CAMs: heterophilic (Intercellular CAMs (on activated endothelial cells)

the extracellular side: 5 Ig-like repeats and 1-2 fibronectin (type III) repeatsvarious extent of glycosylation

the cytoplasmic side:variable, involved in cell signalling, binds to the cytoskel., to GPI or secreted

no adhesion plaques (?)

CadherinesCa 2+ -dep. homophilic adhesion functional unit = dimer

Superfamile Immunoglobines (CAMs)homophiles or heterophiles

SelectinesheterophilesP selectine + contre-recepteur PSGL-1, glycosylé

Integrinesheterodimères, heterophileslient ECM, Ig-CAMs, cadherinesadhesion, polarité, migration

Cadh. repeats

Ig and Fn III repeats

lectin repeats

I-CAM

CELL ADHESION MOLECULESCELL-CELL adhesion

Gap Junctions

Rôles physiological:1. communication intercellulaire2. restreindre la proliferation cellulaire3. role dans la differentiation4. synchronise la communication electrique et

metabolique (Ca2+) entre cellules

Structure presente danspratiquement toute cellule encontact avec les cellules d’autrestissus

Composants du complexe dejunction

Tight junction (zonula occludens)

Desmosome (macula adherens)

Adherens junction (zonula adherens)

Gap Junctions/Nexus Junctions: (GJIC)

Gap junctions : structures dynamiques• Connexons peuvent s’ouvrir et se fermer.• Ca2+

in élevé & faible pHin = stimulus pour fermeturerapide de connexons.

• Limite supérieure pour passage à travers gap junctions : 1000 Da.

Proteines de gap junctions• Connexines• Connexine-43 et Connexine-45 interagissent avec

ZO-1

Connexons