Le adesioni focali sono strutture multiproteiche contenenti integrina che formano collegamenti meccanici tra i fasci di actina intracellulari e la matrice extracellulare o il substrato in molti tipi di cellule. La formazione e la funzione delle aderenze focali possono essere descritte in fasi definite che includono l’inizio, il raggruppamento, la crescita, la maturazione e lo smontaggio. Si trovano comunemente sulla superficie ventrale delle cellule in colture tissutali bidimensionali e possono essere immaginate come i piedi della cellula, che funzionano come interfacce di informazione interattiva tra le cellule e il loro ambiente.
Gli studi dimostrano che le nuove aderenze si formano sul bordo anteriore delle cellule in migrazione, crescono in dimensioni e maturano man mano che le cellule si muovono su di esse. Durante la migrazione e la diffusione delle cellule, le adesioni focali servono come punti di tenuta che sopprimono la contrazione della membrana e promuovono la protrusione sul bordo d’attacco (rivista in ). Nelle cellule stazionarie, servono come dispositivi di ancoraggio che mantengono la morfologia cellulare.
Le adesioni focali (FA) sono strutture altamente dinamiche che crescono o si restringono a causa del turnover delle loro proteine componenti (comunemente note come “proteine della placca”) in risposta a stress meccanici variabili (ad esempio forze generate dall’actomiosina, forze esterne esercitate da o attraverso la matrice circostante). Mentre le adesioni hanno origine alla periferia della cellula, sembrano muoversi verso l’interno rispetto al centro della cellula mentre la cellula vi migra sopra. Tuttavia, le strutture in quanto tali sono in gran parte stazionarie rispetto al substrato sottostante, ma per scivolare e cambiare lentamente posizione durante il disassemblaggio e il turnover rispettivamente. La loro crescita è correlata al movimento relativo, mentre la composizione e l’organizzazione dipendono dai cambiamenti nel loro microambiente, dimostrato sia in vitro che in vivo. A differenza dei podosomi, i FA sono di lunga durata dopo la maturazione.
Le diverse fasi del ciclo di vita dell’adesione focale e i corrispondenti cambiamenti morfologici dipendenti dalla forza sono discussi in dettaglio. Diversi componenti subiscono un turnover, così che le prime adesioni nascenti mostrano un alto tasso di turnover e le adesioni mature mostrano una maggiore stabilità.
Le adesioni focali si trovano costantemente alla fine delle fibre di stress e sono quindi altamente integrate con la maggior parte del citoscheletro. Di conseguenza, le adesioni focali servono a trasmettere la forza, generata internamente dalla rete citoscheletrica, alla ECM e viceversa attraverso i recettori di adesione. L’assemblaggio e la maturazione delle adesioni sono altamente dipendenti dalla presenza di forza, che si ritiene istighi i riarrangiamenti strutturali che a loro volta favoriscono il reclutamento di ulteriori proteine (crescita) e inducono cascate di segnalazione che portano alla polimerizzazione dell’actina (rafforzamento) (rivisto in ).
La polimerizzazione dell’actina e la contrattilità dell’actomiosina generano forze che influenzano le proteine meccanosensibili nel modulo di collegamento dell’actina, il modulo del recettore (ad esempio le integrine), il modulo di segnalazione e il modulo di polimerizzazione dell’actina. Questo porta all’assemblaggio e alla modifica delle fibre di stress actomiosiniche che alla fine risultano in risposte globali come il movimento direzionale, la crescita cellulare, la differenziazione e la sopravvivenza. Così, le FA possono essere generalmente descritte come macchine meccanosensoriali che sono in grado di integrare più spunti spazio-temporali, trasducendo e propagando questi segnali in percorsi multipli (rivisto in ) che influenzano il processo decisionale critico a livello cellulare.
Le adesioni locali sono state osservate anche in scenari fisiologicamente rilevanti come nelle cellule endoteliali sulla membrana basale rigida dei vasi sanguigni, la cui dinamica è modulata da cambiamenti della matrice dipendenti dal taglio e negli embrioni di Drosophila, dove le FA mediano lo sviluppo dipendente dalla rigidità della superficie (rivisto in ). Tuttavia, a causa della sfida coinvolta nella visualizzazione delle dinamiche FA in 3 dimensioni, queste sono meno ben documentate anche quando indagate utilizzando studi in vitro. Dai dati disponibili, è noto che le FA in 3 dimensioni sono generalmente molto più piccole e dinamiche, mentre quelle allungate sono anche viste. Studi futuri in questo contesto riveleranno potenziali fenotipi cellulari mediati dall’adesione e il loro ruolo nei processi fisiologici.