Az extracelluláris mátrix és a sejtfal

Eddig sok időt töltöttünk azzal, hogy megnézzük, mi is van a sejtekben. No de mi van a sejteken kívül? Ez nagyban függ attól, hogy pontosan milyen sejtről van szó.

A növényeket és a gombákat kemény sejtfal védi és támasztja, míg az állati sejtek olyan anyagokat választanak ki a környezetükbe, amelyek makromolekulákból felépülő hálót alkotnak, ezt hívjuk extracelluláris mátrixnak. Ebben a tananyagban részletesen foglalkozunk a sejten kívüli struktúrákkal és ezek szerepével a különféle sejtek esetén.

A legtöbb állati sejt olyan anyagokat választ ki a környezetébe, amelyek fehérjék és szénhidrátok komplex hálózatát hozzák létre. Ezt extracelluláris mátrixnak (ECM) nevezzük. Az extracelluláris mátrix egyik fő eleme a kollagén nevű fehérje. A kollagén fehérjék szénhidrátokkal módosulnak, és a sejtből kijutva hosszú rostokká, vagyis kollagénrostokká szerveződnek$^{1}$start superscript, 1, end superscript.

A kollagén kulcsszerepet játszik a szövetek tartásának és szerkezeti épségének biztosításában. A kollagént érintő genetikai betegségeknél, mint például az Ehlers–Danlos-szindróma, a szövetek törékenyekké, túlzottan nyúlékonyakká válnak, és könnyen elszakadnak$^2$squared.

Az extracelluláris mátrixban a kollagénrostokat keresztülszövik a szénhidráttartalmú proteoglikánok, amelyek – amint a lenti ábra mutatja – hosszú poliszacharidokhoz kapcsolódhatnak. Az extracelluláris mátrix sok egyéb fehérjét és szénhidrátot is tartalmaz.

Az extracelluláris mátrix közvetlenül kapcsolódik az általa körülvett sejtekhez. A kapcsolódásban fontos szerepet játszanak sejtmembránba ágyazott fehérjék, az ún. integrinek. Az extracelluláris mátrix fehérjéi, mint például az ábrán zölddel jelzett fibronektin molekulák kapcsot alkotnak az integrinek és más extracelluláris mátrix fehérjék, például kollagének között. A sejtmembrán sejt felőli oldalán az integrinek a citoszkeletonhoz kapcsolódnak.

Az integrinek lehorgonyozzák a sejtet az extracelluláris mátrixhoz, továbbá segítenek a környezetének érzékelésében. Érzékelik az extracelluláris mátrixból jövő kémiai és mechanikai jelzéseket, és válaszként jelátviteli folyamatokat indítanak el a sejtben$^{4,5}$start superscript, 4, comma, 5, end superscript.

A sejtek és az extracelluláris mátrix közötti kommunikáció másik példája a véralvadás. Ha az ereket határoló sejtek sérülnek, egy szöveti faktornak nevezett fehérjereceptor jut a felszínükre. Ha a szöveti faktor kötődik az extracelluláris mátrix egyik molekulájához, az vérvesztést mérsékelő folyamatokat indít el. Például beindítja a vérlemezkék kitapadását a sérült érfalhoz és stimulálja őket, hogy alvadási faktorokat termeljenek.

Bár a növények nem termelnek kollagént, nekik is megvan a saját, támasztékot biztosító extracelluláris struktúrájuk: a sejtfal. A sejtfal egy merev köpeny a sejt körül, amely védi, és támasztékot, valamint alakot biztosít a sejtnek. Megfigyelted már, hogy ha beleharapsz egy nyers zöldségbe, például uborkába, akkor az ropog? Ezért a ropogásért nagyrészt az uborka merev sejtfala felelős.

A gombáknak is van sejtfala, akárcsak néhány protisztának (ezek többnyire egysejtű eukarióták) és a legtöbb prokariótának is – bár nem javaslom, hogy ezek bármelyikébe is beleharapj, hogy kiderítsd, vajon ropognak-e.

Akárcsak az állati extracelluláris mátrixot, a növények sejtfalát is a sejt által elválasztott molekulák alkotják. A növényi sejtfal fő szerves alkotója a cellulóz, amely egy glükóz monomerekből álló poliszacharid. Ahogy az alábbi ábra is mutatja, a cellulóz rostokká szerveződik, amelyeket mikrofibrillumoknak hívnak.

A legtöbb növény sejtfala számos különböző poliszacharidot és fehérjét tartalmaz. A cellulóz mellett a növények sejtfalában gyakran előforduló poliszacharid a hemicellulóz és a pektin, ahogy azt a fenti ábra is mutatja. Az ábra felső részén látható középső lamella egy ragadós réteg, amely segít a sejtfalat a szomszédos növényi sejtekhez rögzíteni$^{6,7}$start superscript, 6, comma, 7, end superscript.