Fokala adhesioner är integrininnehållande multiproteinstrukturer som bildar mekaniska länkar mellan intracellulära aktinbuntar och den extracellulära matrisen eller substratet i många celltyper . Bildandet och funktionen av fokala adhesioner kan beskrivas genom definierade steg som omfattar initiering, klusterbildning, tillväxt, mognad och nedmontering. De finns vanligen på den ventrala ytan av celler i tvådimensionella vävnadskulturer och kan ses som cellens fötter, som fungerar som interaktiva informationsgränssnitt mellan cellerna och deras omgivning.
Studier visar att nya adhesioner bildas vid den främre kanten av migrerande celler, växer i storlek och mognar när cellerna rör sig över dem . Under cellmigration och spridning fungerar fokala adhesioner som hållpunkter som undertrycker membranens sammandragning och främjar utskjutning vid den främre kanten (granskad i ). I stationära celler fungerar de som förankringsanordningar som upprätthåller cellens morfologi.
Fokala adhesioner (FAs) är mycket dynamiska strukturer som växer eller krymper på grund av omsättningen av deras komponentproteiner (vanligen kallade ”plackproteiner”) som svar på förändrade mekaniska påfrestningar (t.ex. aktomyosin-genererade krafter, externa krafter utövade av eller genom den omgivande matrisen). Adhesionerna har sitt ursprung i cellens periferi, men verkar röra sig inåt i förhållande till cellens centrum när cellen migrerar över den. Strukturerna som sådana är dock i stort sett stationära i förhållande till det underliggande substratet, men de glider och ändrar långsamt position under nedmontering respektive omsättning. Deras tillväxt korrelerar med den relativa rörelsen, medan sammansättningen och organisationen beror på förändringar i deras mikromiljö, vilket har visats både in vitro och in vivo . Till skillnad från podosomer är FAs långlivade efter mognad.
De olika stadierna i fokala adhesions livscykel och motsvarande kraftberoende morfologiska förändringar diskuteras i detalj. Flera komponenter genomgår omsättning, så att tidiga, begynnande adhesioner uppvisar en hög omsättningshastighet och mogna adhesioner visar ökad stabilitet.
Fokala adhesioner återfinns konsekvent i slutet av stressfibrer och är därför starkt integrerade med huvuddelen av cytoskelettet. Fackliga adhesioner tjänar följaktligen till att överföra kraft, som internt genereras av cytoskelettnätverket, till ECM och vice versa via adhesionsreceptorer . Adhesionsammansättning och mognad är i hög grad beroende av närvaron av kraft, som tros utlösa strukturella omarrangemang som i sin tur främjar rekryteringen av ytterligare proteiner (tillväxt) och inducerar signalkaskader som leder till aktinpolymerisering (förstärkning) (se ).
Aktinpolymerisation och aktomyosinkontraktilitet genererar krafter som påverkar mekanosensliga proteiner i aktinlänkningsmodulen, receptormodulen (t.ex. integriner), signalmodulen och aktinpolymerisationsmodulen . Detta leder till sammansättning och modifiering av aktomyosinstressfibrer som i slutändan resulterar i globala reaktioner som riktningsrörelse, celltillväxt, differentiering och överlevnad . FAs kan således allmänt beskrivas som mekanosensoriska maskiner som kan integrera flera spatiotemporala signaler, överföra och sprida dessa signaler till flera vägar (granskat i ) som påverkar kritiska beslutsprocesser på cellulär nivå .
Fokala adhesioner har också observerats i fysiologiskt relevanta scenarier, t.ex. i endotelceller på blodkärlens styva basalmembran, vars dynamik moduleras av skjuvningsberoende matrisförändringar, och i Drosophila-embryon, där FA:erna medierar ytstyvhetsberoende utveckling (granskad i ). På grund av den utmaning som det innebär att visualisera FA-dynamiken i tre dimensioner är dessa dock mindre väldokumenterade, även när de undersöks med hjälp av in vitro-studier. Från tillgängliga data vet man att FA:er i 3-dimensioner i allmänhet är mycket mindre och dynamiska, medan förlängda FA:er också förekommer . Framtida studier i detta sammanhang kommer att avslöja potentiella adhesionsmedierade cellulära fenotyper och deras roll i fysiologiska processer.