基础.
1细胞黏附的动力学过程
细胞黏附，作为细胞转移多步骤循环过程的重要环节，是指细胞与胞外基质的物理相互作用，涉及跨膜糖蛋白受体家族整合素（integrin），肌动蛋白细胞骨架和一系列胞质蛋白[56].整合素在结构上为一杂二聚体，由一个α亚基与一个β亚基组合而成，分别具有结合配基的胞外区域，单一跨膜区域和胞内区域，但仅β亚基的胞内区域有与信号分子的结合位点.当其胞外区域与胞外配基，如纤粘蛋白（fibronectin）等结合后，导致整合素聚合成簇及胞内区域的构象变化，尽管其胞内区域本身不具有酶活性，但成簇的整合素可激活黏附斑激酶FAK，使其397位的酪氨酸磷酸化，与Src激酶的SH2区域结合，Src磷酸化衔接蛋白或细胞骨架蛋白，如talin，paxillin，vinculin等，从而使酪氨酸激酶、细胞骨架蛋白，通过FAK的SH2，SH3或富含脯氨酸区域，在整合素的β胞内区域相互结合形成细胞黏附，并与肌动蛋白细胞骨架相联，使肌动蛋白微丝重组，形成应激纤维（stress fibers）.这些新生的黏附（nascent adhesion），逐渐长大，形成直径1 μm大小的圆形结构即复合斑（focal complex）.复合斑作为质膜扩展的牵引点，传递推动力.当黏附长成稳定结构，变得更大，更成熟时，即形成2 μm宽，3～10 μm长的所谓黏附斑（focal adhesion）[78].Focal complex为小的黏附，位于细胞前沿片状伪足、线状伪足的末端，可稳定片状、线状伪足，传递推动力，促进细胞迁移；focal adhesion为大的黏附，通常位于细胞尾部应激纤维的末端，与胞外基质紧密附着，抑制细胞迁移[9].它们的分子组成相同，在成熟度上有差异.
在迁移细胞尾部，可观察到黏附斑的解体（focal adhesion disassembly），即黏附的释放，使尾部收缩；但在细胞前沿，黏附斑的解体同时伴随着新的黏附斑形成，因而称为黏附斑的转换（focal adhesion turnover ）.细胞黏附不仅建立了肌动蛋白细胞骨架与胞外基质的紧密联系，同时一系列结构蛋白与调节蛋白组成的蛋白复合物，构成了控制细胞转移的信号通路的网络系统[10].
2Talin在细胞黏附形成中的作用
最新研究表明，有超过180种蛋白参与黏附的形成，这些蛋白或为结构蛋白，如衔接蛋白或骨架蛋白，直接或间接联接整合素β亚基的胞内区域与胞内肌动蛋白；或为调节蛋白，如激酶和信号蛋白，调控黏附相关蛋白间相互作用和信号转导[1112].图1[9]描述了参与黏附形成的主要蛋白间的相互作用，可以看出，仅talin，filamin和αactinin，既与整合素也与肌动蛋白直接联接.研究表明，与filamin和αactinin 相比，talin蛋白，由于其结构以及与其他蛋白的相互作用，在黏附的形成和解体的动力学过程中，具有至关重要的作用.在敲除了talin基因的胚胎干细胞中，黏附斑和应激纤维均不能形成[13].
Talin基因有两个亚型，talin1、talin2，其编码的蛋白有74%的相似性[14].目前，对talin2的了解较少.在结构上，talin1为一包含2 541个氨基酸，270 000的蛋白大分子[15].其全长蛋白分为球形N端头部与C端尾部.头部通称为FERM区域，可细分为F1，F2，F3亚区域，其中含有整合素β胞内区域、肌动蛋白、黏附斑激酶FAK、跨膜蛋白layilin的结合位点.其尾部含有一个β亚基、两个肌动蛋白和3个骨架蛋白vinculin结合位点.从talin蛋白结构，可看出，其上可联接整合素β亚基，下可联接肌动蛋白，并与其他黏附组成蛋白直接或间接联接，因而是整合细胞黏附形成、解体的动力学过程的核心蛋白.
细胞黏附的形成，是指激活成簇的整合素将黏附各组成蛋白，征集进入其β亚基胞内区域而形成新生细胞黏附的过程.Talin在细胞黏附形成中，主要在整合素激活与征集其他细胞黏附的组成蛋白中起重要作用.talin与整合素β亚基胞内区域的结合可使整合素处于激活状态[1617].以RNA干扰降低talin表达可显著抑制整合素激活[18]；在talin低表达细胞中转染talin基因，可使整合素恢复激活状态[19].其可能机制为：talin是激活整合素的关键因素——小G蛋白Rap1A的下游效应分子，通过talin与整合素的直接结合，传递Rap1A信号给整合素[19].通常，激活的整合素按顺序依次，而非同时征集细胞黏附的各组成蛋白，进入新生的细胞黏附中[20].然而，何种蛋白处于该征集过程的最上游？一直以来，公认是talin最早进入细胞黏附中[2122].但最近研究表明，黏附斑激酶FAK，先于talin进入细胞黏附.将FAK结合talin位点E1015突变后，在新生的细胞黏附中，有FAK存在，但没有发现talin，表明FAK可先于talin进入细胞黏附.现已确认，talin处于征集过程中仅次于FAK的第二位.FAK需与talin结合，将talin征集到新生的黏附中.随后，talin位于所有其他蛋白的上游，直接或间接与其他黏附组成蛋白相互作用，构成细胞黏附[23].
3Talin在细胞黏附解体中的作用
与细胞黏附的形成相比，对黏附解体的调控机制目前却还不甚明了.已知RhoAROCK信号通路调控肌球蛋白收缩，使黏附斑解体[2425].微管在dynamin 和FAK参与下，可诱导黏附斑解体[26].但这些机制都还缺乏对具体黏附组成蛋白解体的研究.越来越多的研究表明，钙依赖型蛋白酶Calpain（calciumdependent protease）可能是诱导黏附斑解体的更重要原因.Calpain位于黏附斑中，主要有Calpain 1和Calpain 2两种亚型.一般认为，细胞前沿的黏附斑的转换，由Calpain1完成；细胞尾部的黏附斑解体，由Calpain 2完成[27].Calpain 2可将组成黏附斑的所有蛋白，如整合素β1和β3的胞内区域，FAK，talin，paxillin，vinculin等为底物而将其裂解，从而切断整合素与肌动蛋白细胞骨架的联结，使黏附斑解体.
Calpain 2对talin蛋白的切割位点为其头部L432处，将其全长蛋白切割为头部和尾部区域.点突变L432G可有效抑制Calpain对talin蛋白的裂解，从而大大增加活细胞中黏附斑的持续时间[28]，促进细胞黏附.最近，在talin尾部E2492处，发现一新的calpain切割位点，但由于该位点处于talin蛋白C末端，可能对黏附斑解体的作用有限[29].Calpain对其他黏附组成蛋白，如paxillin，vinculin，zyxin等的裂解，高度依赖对talin蛋白的裂解[28]，即Calpain只有裂解talin后，才能有效裂解其他黏附组成蛋白.由此可见，Calpain诱导的黏附斑解体，取决于对talin蛋白的裂解，因而Calpain介导的talin蛋白的裂解在黏附解体中起关键作用.
Calpain裂解蛋白的作用机制，已基本明确[3031].通常，Calpain在毫摩级钙离子浓度下，可处于激活状态.但在活细胞中，很难达到此种浓度.其激活机制为，在胞外表皮生长因子（EGF）刺激下，激活MAPK通路，最终激活ERK.ERK磷酸化Calpain 50位的丝氨酸，从而激活Calpain.蛋白激酶A（PKA），可磷酸化Calpain 269位丝氨酸或379位苏氨酸，从而抑制 Calpain的激活，可抵消ERK对Calpain的激活效果[32]（图2[27]）.
4Talin与个体发育和肿瘤浸润转移的关系
由于talin在黏附的形成、解体中的重要作用，对talin蛋白的研究已成为细胞黏附的热点，其与个体发育和疾病的发生、发展的关系，也得到普遍关注.敲除talin1的小鼠胚胎受精后8.5～9.5 d由于原肠胚发育停滞，导致胚胎致死[33].在许多癌症转移病人中均存在Calpain 2表达上调[3435]，而Calpain 2影响细胞转移的作用主要是通过切割talin而实现的，因而人们开始在talin蛋白结构中寻找影响Calpain 2活性的位点.对细胞黏附talin头部的苏氨酸、丝氨酸质谱分析表明，talin头部存在几个高化学计算磷酸化位点，这些位点可能控制Calpain介导的对talin蛋白的裂解，以及影响talin与其他蛋白间的相互作用[15]，但目前还极少有talin与肿瘤浸润转移直接相关的研究报道.有理由相信，随着对talin蛋白结构、功能，以及与其他蛋白间相互作用的研究，talin可成为治疗包括癌症等与细胞转移有关疾病的有用的分子靶标.
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（编辑王健）