KADHERYNY: BUDOWA, CECHY I FUNKCJE - BIOLOGIA - 2026

W kadheryny są glikoproteiny przezbłonowe, zależne od wapnia i odpowiada za utrzymywanie połączenia między komórkami, które zachowują integralność tkanek zwierząt. Istnieje ponad 20 różnych typów kadheryn, z których wszystkie zawierają około 750 aminokwasów i są specyficzne dla różnych typów komórek.

Wiązania komórkowe osiągane przez kadheryny są stabilne w czasie. Dlatego te cząsteczki odgrywają ważną rolę w kształtowaniu kształtu organizmu podczas rozwoju embrionalnego (morfogenezy), a także w utrzymaniu struktury tkanek zarówno w fazie embrionalnej, jak iw życiu dorosłym.

Molekularne przedstawienie białka 1suh, E-kadheryny (nabłonek). Zrobione i zredagowane przez: Jawahar Swaminathan i pracowników MSD w Europejskim Instytucie Bioinformatyki.

Nieprawidłowe działanie kadheryn wiąże się z rozwojem różnych typów raka. Niedobór adhezji komórek przez kadheryny jest jedną z przyczyn zwiększonej ruchliwości komórek nowotworowych.

Cząsteczki adhezyjne komórek

W organizmach wielokomórkowych komórki muszą się zjednoczyć, aby uczestniczyć w wielkiej różnorodności procesów biologicznych, które pozwalają zachować ich integralność, odróżniając się w ten sposób od jednokomórkowych organizmów kolonialnych. Procesy te obejmują między innymi hemostazę, odpowiedź immunologiczną, morfogenezę i różnicowanie.

Cząsteczki te różnią się budową, a także funkcją, w czterech grupach: integryny, selektyny, immunoglobuliny i kadheryny.

Historia

Historia kadheryn jest bardzo krótka, ponieważ są one znane bardzo mało. Tak więc pierwsza kadheryna została odkryta w komórkach tkanek myszy w 1977 roku. Naukowcy nazwali tę cząsteczkę uvomoruliną.

XX wieku w tkankach różnych gatunków odkryto wiele innych cząsteczek kadheryny. Te kadheryny stwierdzono w testach agregacji komórek zależnej od wapnia. Wszystkie należały do ​​tej samej grupy cząsteczek zwanych klasycznymi kadherynami.

W ostatnich latach, dzięki postępom w biologii molekularnej, naukowcom udało się zidentyfikować kolejną ważną liczbę kadheryn, z których niektóre mają nieznaną specyficzną funkcję i które mogą pełnić funkcje inne niż adhezja komórkowa.

Struktura

Kadheryny to glikoproteiny, czyli cząsteczki utworzone przez połączenie białka i węglowodanu. Składają się z od 700 (zwykle 750) do 900 aminokwasów i mają różne domeny funkcjonalne, które pozwalają im przede wszystkim na interakcję z innymi cząsteczkami kadheryn oraz z jonami wapnia.

Domeny funkcjonalne umożliwiają również kadherynom integrację z błoną plazmatyczną, a także łączenie się z cytoszkieletem aktynowym. Większość łańcucha aminokwasów jest zlokalizowana w regionie zewnątrzkomórkowym i normalnie jest zróżnicowana na pięć domen zwanych EC (EC1-EC5).

Każda z tych domen ma około 100 aminokwasów z jednym lub dwoma miejscami wiązania wapnia. Obszar transbłonowy znajduje się między zewnętrzną a wewnętrzną częścią komórki i przechodzi przez błonę tylko raz.

Z drugiej strony część kadheryn znajdujących się w komórce jest wysoce konserwatywna i składa się ze 150 aminokwasów. Domena ta wiąże się z cytoszkieletem aktyny za pośrednictwem białek cytozolowych zwanych kateninami.

Rodzaje

Istnieje ponad 20 różnych typów kadheryn, które są klasyfikowane na różne sposoby w zależności od autorów. Na przykład niektórzy autorzy rozpoznają dwie grupy lub podrodziny, a inni sześć. Według pierwszego kadheryny można podzielić na:

Klasyczne Cadherines lub Type I.

Zwany także tradycyjnymi kadherynami. Do tej grupy zalicza się kadheryny, które zostały nazwane zgodnie z tkanką, w której zostały po raz pierwszy znalezione, takie jak E-kadheryna (nabłonek), N-kadheryna (nerwowy), P-kadheryna (łożysko), L-kadheryna ( wątroba) i R-kadheryna (siatkówka). Jednak te glikoproteiny można znaleźć w różnych tkankach.

Na przykład N-kadheryna, oprócz tego, że jest obecna w tkance nerwowej, może również znajdować się w tkankach jąder, nerkach, wątrobie i mięśniu sercowym.

Nietypowe kadheryny lub kadheryny typu II

Nazywany również nietradycyjnym lub nieklasycznym. Należą do nich desmogleiny i desmocholiny, które tworzą połączenia na poziomie międzykomórkowych desmosomów. Istnieją również protokadheryny, charakteryzujące się brakiem połączeń z cytoszkieletem aktynowym.

Wszystkie te kadheryny są przez niektórych autorów oddzielone od innych nietradycyjnych na trzy niezależne grupy. Pozostałe atypowe kadheryny obejmują kadherynę T, która nie posiada domen transbłonowych i cytoplazmatycznych oraz wariant E-kadheryny, który znajduje się poza komórką i nazywa się Evar-kadheryna.

cechy

Są to glikoproteiny zależne od wapnia, występujące prawie wyłącznie w tkankach zwierzęcych. Większość z nich to przezbłonowe jednoprzebiegowe; innymi słowy, są obecne w błonie komórkowej, przekraczając ją z boku na bok tylko raz.

Kadheryny biorą udział głównie w zjednoczeniu komórek, które wykazują podobne cechy fenotypowe (wiązania homotypowe lub homofilne). Wiązania komórkowe tworzone przez te cząsteczki (wiązania kadheryna-kadheryna) są około 200 razy silniejsze niż inne wiązania białko-białko.

W tradycyjnych kadherynach domena cytoplazmatyczna jest wysoce konserwatywna. Oznacza to, że jego skład jest podobny w różnych kadherynach.

cechy

Główną funkcją kadheryn jest umożliwienie trwałych połączeń komórkowych w czasie, dla których odgrywają podstawową rolę w takich procesach jak rozwój embrionalny, morfogeneza, różnicowanie i utrzymanie strukturalne tkanek nabłonkowych skóry i jelit, a także tworzenie aksonów.

Ta funkcja jest częściowo regulowana przez koniec -COOH obecny w wewnątrzkomórkowej części lub domenie glikoproteiny. Ten terminal oddziałuje z cząsteczkami zwanymi kateninami, które z kolei oddziałują z elementami cytoszkieletu komórki.

Inne funkcje kadheryn obejmują selektywność (wybór innej komórki do przyłączenia) i sygnalizację komórkową, ustalenie polarności komórki i regulację apoptozy. Ten ostatni jest mechanizmem śmierci komórki kontrolowanej wewnętrznie przez ten sam organizm w celu regulacji jej rozwoju.

Kadheryny i rak

Nieprawidłowe działanie kadheryn wiąże się z rozwojem różnych typów raka. Ta awaria może być spowodowana modyfikacjami w ekspresji kadheryn i katenin, a także aktywacją sygnałów uniemożliwiających łączenie się komórek.

Brak wiązania kadheryn przez komórki pozwala komórkom nowotworowym zwiększyć ich ruchliwość i uwolnić się, a następnie zaatakować sąsiednie tkanki przez węzły chłonne i naczynia krwionośne.

E-Cadherina Benigma z piersi. Zdjęcie mikroskopowe atypowego rozrostu zrazikowego. Zrobione i zredagowane z: Nephron.

Kiedy te komórki docierają do narządów docelowych, atakują i namnażają się, uzyskując cechy inwazyjne i przerzutowe. Większość badań, które wiązały kadheryny z rakotwórczymi procesami wzrostu, koncentrowały się na E-kadherynie.

Ten rodzaj kadheryny bierze udział m.in. w raku okrężnicy, żołądka, piersi, jajnika i płuc. Nie jest to jednak jedyna kadheryna związana z rakiem. Na przykład N-kadheryna odgrywa rolę w międzybłoniakach opłucnej i mięsakach prążkowanokomórkowych.

Bibliografia

1. Cadherin. Na Wikipedii. Odzyskany z en.wikipedia.org
2. D. Leckband i A. Prakasam (2006). Mechanizm i dynamika adhezji kadheryn. Coroczny przegląd inżynierii biomedycznej.
3. F. Nolletl, P. Kools P i F. Van Roy (2000). Analiza filogenetyczna nadrodziny kadheryn umożliwia identyfikację sześciu głównych podrodzin obok kilku samotnych członków. Journal of Molecular Biology.
4. J. Günther i E. Pedernera-Astegiano (2011). E-kadheryna: kluczowy element transformacji nowotworowej. Journal of Evidence and Clinical Research.
5. L. Petruzzelli, M. Takami & D. Humes (1999). Struktura i funkcja cząsteczek adhezyjnych komórek. American Journal of Medicine.
6. U. Cavallaro i G. Christofori (2004). Adhezja komórek i sygnalizacja przez kadheryny i Ig-CAM w raku. Nature Reviews Cancer.