Matricea extracelulară şi peretele celular

Ne-am petrecut o grămadă de timp uitându-ne la ce este înăuntrul unei celule. Dar ce este, oare, pe dinafară? Depinde foarte mult de celula la care te uiți.

Plantele şi ciupercile au un perete celular dur, pentru protecţie şi suport, în timp ce celulele animale pot secreta materiale în mediul lor înconjurător, formând o plasă de macromolecule numită matrice extracelulară. Aici, vom analiza mai în detaliu aceste structuri externe și rolurile pe care le joacă în diferite tipuri de celule.

Majoritatea celulelor animale eliberează substanțe în spaţiul extracelular, creând o plasă complexă, de proteine şi carbohidraţi numită matricea extracelulară (MEC). O componentă majoră a matricei extracelulare este proteina colagen. Proteinele de colagen sunt asociate cu glucide și, odată eliberate din celulă, se asamblează în fibre lungi, numite fibre de colagen${}^1$‍.

Colagenul joacă un rol esenţial în asigurarea rezistenţei şi integrităţii structurale a ţesuturilor. Afecţiunile genetice umane care afectează colagenul, cum ar fi sindromul Ehlers-Danlos, au ca rezultat ţesuturi fragile care se întind şi se rup prea uşor${}^2$‍.

În matricea extracelulară, fibrele de colagen sunt interconectate cu proteoglicani, care conţin glucide și se pot ataşa într-un schelet lung de polizaharide, aşa cum este prezentat în imaginea de mai jos. Matricea extracelulară conţine, de asemenea, multe alte tipuri de proteine şi carbohidraţi.

Matricea extracelulară este conectată direct la celulele din jur. Unii dintre conectorii cheie sunt proteinele numite integrine, fiind încorporate în membrana plasmatică. Proteine din matricea extracelulară, precum moleculele de fibronectină reprezentate cu verde în diagrama de mai sus, pot acţiona ca punţi între integrine şi alte proteine din matricea extracelulară, cum ar fi colagenul. Pe partea interioară a membranei, integrinele sunt legate de citoschelet.

Integrinele ancorează celula la matricea extracelulară. În plus, o ajută să mediul. recepționeze stimuli din mediul extern. Ele pot detecta semnale chimice și mecanice din matricea extracelulară și pot declanșa un răspuns${}^{4,5}$‍.

Cheagurile de sânge reprezintă un alt exemplu de comunicare între celule şi matricea extracelulară. Când celulele care căptușesc un vas de sânge sunt deteriorate, acestea expun un receptor proteic numit factor tisular. Atunci când factorul tisular se leagă de o moleculă prezentă în matricea extracelulară, acesta declanșează o serie de răspunsuri care reduc pierderile de sânge. De exemplu, acesta determină adeziunea trombocitelor la peretele vasului sanguin deteriorat şi le stimulează să producă factori de coagulare.

Deşi plantele nu produc colagen, ele au propriul lor tip de structură extracelulară suportivă: peretele celular. Peretele celular este un acoperitor rigid care înconjoară celula, protejând-o și oferindu-i suport și formă. Ai observat vreodată că atunci când muști dintr-o legumă crudă, cum ar fi țelina, se aude un ronțăit? O mare parte din acest sunet este dat de rigiditatea pereților celulari ai țelinei.

Fungii au şi ei pereţi celulari, ca și unele protiste (un grup format în majoritate din eucariote unicelulare) și cele mai multe procariote — deși nu recomand să muști în niciuna dintre acestea pentru a vedea dacă se aude ronțăitul

La fel ca matricea extracelulară a animalelor, peretele celulelor vegetale este alcătuit din molecule produse de celulă. Molecula organică majoră a peretelui celular la plantelor este celuloza, un polizaharid compus din unităţi de glucoză. Celuloza se asamblează în fibre numite microfibre, aşa cum este prezentat în diagrama de mai jos.

Majoritatea pereţilor celulari ai plantelor conţin o varietate de polizaharide şi proteine. În plus faţă de celuloză, alte polizaharide care se găsesc în mod obişnuit în peretele celulelor vegetale includ hemiceluloză şi pectină, prezentate în diagrama de mai sus. Lamela din mijloc, afișată în partea de sus a diagramei, este un strat lipicios care ajută la menținerea pereților celulari ai celulelor vegetale adiacente ${}^{6,7}$‍.