Focal adhesions zijn integrine-bevattende, multiproteïne structuren die mechanische verbindingen vormen tussen intracellulaire actinebundels en de extracellulaire matrix of het substraat in veel celtypen. De vorming en functie van focale adhesies kan worden beschreven in gedefinieerde stappen, waaronder initiatie, clustering, groei, maturatie en disassemblage. Ze worden meestal gevonden aan het ventrale oppervlak van cellen in 2-dimensionale weefselkweek en kunnen worden gezien als de voeten van de cel , die functioneren als interactieve informatie interfaces tussen cellen en hun omgeving.
Studies tonen aan dat nieuwe adhesies worden gevormd aan de voorrand van migrerende cellen, groeien in grootte en volwassen als de cellen bewegen over hen . Tijdens cel migratie en verspreiding, focale adhesies dienen als holding punten die membraan samentrekking onderdrukken en bevorderen uitsteeksel aan de voorrand (herzien in ). In stationaire cellen dienen ze als ankerpunten die de celmorfologie in stand houden.
Focal adhesions (FA’s) zijn zeer dynamische structuren die groeien of krimpen door de omzet van hun samenstellende eiwitten (algemeen bekend als “plaque-eiwitten”) in reactie op veranderende mechanische spanningen (bijv. actomyosine-gegenereerde krachten, externe krachten uitgeoefend door of via de omliggende matrix). Hoewel de adhesies hun oorsprong vinden in de periferie van de cel, lijken zij zich ten opzichte van het centrum van de cel naar binnen te verplaatsen naarmate de cel eroverheen migreert. Echter, de structuren als zodanig zijn grotendeels stationair ten opzichte van de onderliggende substraat, maar voor glijden en langzaam veranderende positie tijdens de demontage en de omzet respectievelijk. Hun groei correleert met relatieve beweging, terwijl de samenstelling en organisatie is afhankelijk van veranderingen in hun micro-omgeving, aangetoond zowel in vitro en in vivo . In tegenstelling tot podosomen, zijn FA’s langlevend na rijping.
De verschillende stadia van de focal adhesion levenscyclus en de bijbehorende kracht-afhankelijke morfologische veranderingen worden in detail besproken. Verschillende componenten ondergaan een turnover, zodat vroege, nascente adhesies een hoge turnover rate vertonen en mature adhesies een verhoogde stabiliteit.
Focal adhesies worden consequent aangetroffen aan het einde van stressvezels en zijn daarom sterk geïntegreerd met de bulk van het cytoskelet. Bijgevolg dienen focale adhesies om kracht, intern gegenereerd door het cytoskeletnetwerk, door te geven aan de ECM en vice versa via adhesiereceptoren. Adhesie-assemblage en rijping zijn sterk afhankelijk van de aanwezigheid van kracht, waarvan wordt aangenomen dat het structurele herschikkingen in gang zet die op hun beurt de rekrutering van extra eiwitten (groei) bevorderen en signaalcascades induceren die leiden tot actinepolymerisatie (versterking) (besproken in ).
Actinepolymerisatie en actomyosinecontractiliteit genereren krachten die mechanismegevoelige eiwitten in de actineverbindingsmodule, de receptormodule (b.v. integrines), de signaleringsmodule, en de actinepolymerisatiemodule beïnvloeden. Dit leidt tot de assemblage en wijziging van actomyosine stressvezels die uiteindelijk resulteren in globale reacties zoals richtingsbewegingen, celgroei, differentiatie en overleving . Aldus kunnen FA’s in het algemeen worden beschreven als mechanosensorische machines die in staat zijn om meerdere spatiotemporal signalen te integreren, transduceren en propageren van deze signalen in meerdere paden (herzien in ) die kritieke besluitvorming op cellulair niveau beïnvloeden .
Focal adhesions zijn ook waargenomen in fysiologisch relevante scenario’s, zoals in endotheelcellen op de stijve basale membraan van bloedvaten, waarvan de dynamiek wordt gemoduleerd door afschuiving-afhankelijke matrix veranderingen en in Drosophila embryo’s, waar FAs mediëren oppervlak-rigiditeit afhankelijke ontwikkeling (herzien in ). Door de moeilijkheid om de dynamica van FA’s in 3-dimensies te visualiseren, zijn deze echter minder goed gedocumenteerd, zelfs wanneer ze met in vitro studies worden onderzocht. Uit de beschikbare gegevens is bekend dat FA’s in 3-dimensies over het algemeen veel kleiner en dynamischer zijn, terwijl ook langwerpige FA’s worden gezien. Toekomstige studies in deze context zullen potentiële adhesie-gemedieerde cellulaire fenotypes en hun rol in fysiologische processen onthullen.