焦点接着

細胞生物学では、接着斑（細胞マトリックス接着またはFAとも呼ばれる）は、細胞外マトリックス（ECM）と相互作用する細胞の間で機械的力と制御シグナルが伝達される大きな高分子集合体です。より正確には、接着斑は、ECM接着に応答して細胞の制御効果（すなわち、シグナル伝達イベント）を媒介する細胞内構造です。^[1]

接着斑は、ECM への機械的な連結部として機能し、また、インテグリンの結合およびクラスター形成部位に多数のシグナル伝達タンパク質を集中させ、誘導する生化学的シグナル伝達ハブとして機能します。

接着斑はインテグリンを含む多タンパク質構造で、多くの細胞型において細胞内アクチン束と細胞外基質との間に機械的なリンクを形成します。接着斑は細胞の細胞骨格がECMに接続する大きな動的タンパク質複合体です。接着斑は細胞内の明確に定義された範囲に限定されており、その範囲では細胞膜がECM基質の15 nm以内に接近します。^[2]接着斑は常に変化しており、細胞運動から細胞周期まであらゆることに関連するシグナルが細胞の他の部分に伝達されるため、タンパク質は接着斑と継続的に会合したり解離したりします。接着斑には100種類以上のタンパク質を含めることができ、これはかなりの機能的多様性を示唆しています。 ^[3]接着斑は細胞を固定するだけでなく、シグナル伝達体（センサー）として機能し、細胞にECMの状態を知らせて細胞の挙動に影響を与えます。^[4]固着細胞では、通常の状態では接着斑は非常に安定しているが、運動細胞ではその安定性は低下する。これは、運動細胞では、細胞が先端で新しい接着を確立し、細胞の後端で古い接着を切断するため、接着斑が絶えず組み立てられ、分解されるためである。接着斑が重要な役割を果たしている一例として、免疫システムが挙げられる。免疫システムでは、白血球が細胞シグナルに従って結合内皮に沿って移動し、損傷した生物学的組織に到達する。

接着斑と細胞外マトリックスのタンパク質との結合には、一般にインテグリンが関与している。インテグリンは、RGD モチーフ（フィブロネクチン、ラミニン、ビトロネクチンなどのタンパク質に見られる）やコラーゲンに見られる DGEA および GFOGER モチーフなどの短いアミノ酸配列を介して細胞外タンパク質に結合します。インテグリンは、 1 つのベータ サブユニットと 1 つのアルファ サブユニットから形成されるヘテロ二量体です。これらのサブユニットはさまざまな形式で存在し、対応するリガンドによって、RGD 受容体、ラミニン受容体、白血球特異的受容体、コラーゲン受容体の 4 つのグループに分類されます。細胞内では、インテグリンの細胞内ドメインが、タリン、α-アクチニン、フィラミン、ビンキュリン、テンシンなどのアダプター タンパク質を介して細胞骨格に結合します。接着斑キナーゼなどの他の多くの細胞内シグナル伝達タンパク質は、このインテグリン-アダプタータンパク質-細胞骨格複合体に結合して会合し、これが接着斑の基礎を形成します。

焦点接着の動的な組み立てと分解は、細胞移動において中心的な役割を果たしています。細胞移動の際には、焦点接着の構成と形態の両方が変わります。最初に、ラメリポディアの細胞の先端に、焦点複合体 (FX) と呼ばれる小さな (0.25 μm ^{2 ) 焦点接着が形成されます。これは、インテグリンと、}タリン、パキシリン、テンシンなどのアダプタータンパク質で構成されています。これらの焦点複合体の多くは成熟せず、ラメリポディアが後退するにつれて分解されます。しかし、いくつかの焦点複合体は成熟してより大きく安定した焦点接着になり、ジキシンなどのより多くのタンパク質をリクルートします。焦点接着への成分のリクルートは、順序立てて順次行われます。^[5]いったん配置されると、焦点接着は細胞外マトリックスに対して静止したままになり、細胞はこれをアンカーとして使用して、ECM 上で自分自身を押したり引っ張ったりすることができます。細胞が選択した経路に沿って進むにつれて、特定の接着斑は細胞の後端にどんどん近づいていきます。細胞の後端では接着斑が溶解する必要があります。このメカニズムは十分に理解されておらず、細胞の状況に応じてさまざまな方法によって引き起こされると考えられます。1つの可能性は、カルシウム依存性プロテアーゼであるカルパインが関与していることです。カルパインの阻害は接着斑とECMの分離を阻害することが示されている。接着斑成分は既知のカルパインの基質の1つであり、カルパインがこれらの成分を分解して接着斑の分解を助ける可能性があります^[6]

新生接着斑の組み立ては、逆行性アクチンフローのプロセスに大きく依存している。これは、移動する細胞において、アクチンフィラメントが先端で重合し、細胞体に向かって逆流する現象である。これが、移動に必要な牽引力の源である。接着斑は、細胞外マトリックスに繋がる際に分子クラッチとして機能し、アクチンの逆行運動を阻害し、細胞が前進するために必要な牽引力を接着部位に生成する。この牽引力は、牽引力顕微鏡で視覚化できる。アクチン逆行性フローを説明する一般的な比喩は、多数の人々が川に流され、その際に、川下りを阻止するために岸沿いの岩や枝にしがみつく人々である。こうして、彼らがしがみついている岩や枝に牽引力が発生する。これらの力は、接着斑の組み立て、成長、成熟に必要である。^[7]

接着斑を介して発揮される細胞外の機械的力は、Srcキナーゼを活性化し、接着の成長を刺激することができる。これは、接着斑が機械的センサーとして機能する可能性があることを示しており、ミオシン繊維から発生する力が接着斑複合体の成熟に寄与する可能性があることを示唆している。^[8] これは、ミオシンによって発生する力を阻害すると、接着斑タンパク質のターンオーバー速度が変化し、接着斑の分解が遅くなるという事実からもさらに裏付けられている。^[9]

しかし、接着斑にかかる力と接着斑の構成の成熟との関係は不明である。例えば、ミオシンの活性やストレスファイバーの集合を阻害することで接着斑の成熟を防いでも、接着斑が受ける力は防げず、細胞の移動も防げない。^{[10] [11]}そのため、接着斑を介した力の伝播は、あらゆる時間と力のスケールで細胞が直接感知できるわけではない。

機械感覚におけるその役割は、デュロタキシスにとって重要です。

• アクチン
• TES（タンパク質）
• パキシリン

• MBInfo - 焦点接着
• MBInfo - 焦点接着アセンブリ
• MBInfo - 焦点接着アセンブリの調節
• AdhesomeFAnetwork 2022-07-31にWayback Machineでアーカイブされた、既知の接着斑タンパク質とその生化学的相互作用を含むデータベース
• 細胞間のつながり
• ザイデルバー細胞接着研究室