KADHERINY: STRUKTURA, VLASTNOSTI A FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Tyto kadheriny jsou transmembránové glykoproteiny závislé vápník a zodpovědný za udržování spojení mezi buňkami, které udržují integritu tkáně u zvířat. Existuje více než 20 různých typů kadherinů, všechny s přibližně 750 aminokyselinami, které jsou specifické pro různé typy buněk.

Buněčné vazby dosahované kadheriny jsou v průběhu času stabilní. Z tohoto důvodu tyto molekuly hrají důležitou roli při vývoji tvaru organismu během embryonálního vývoje (morfogeneze), jakož i při udržování struktury tkání jak v embryonálním stadiu, tak v životě dospělých.

Molekulární reprezentace 1suh proteinu, E-kadherinu (epitel). Převzato a upraveno: Jawahar Swaminathan a zaměstnanci MSD v Evropském institutu bioinformatiky.

Porucha kadherinů je spojena s vývojem různých typů rakoviny. Nedostatek adheze buněk kadheriny je jednou z příčin zvýšené motility nádorových buněk.

Molekuly adheze buněk

U mnohobuněčných organismů se musí buňky spojit, aby se účastnily velké rozmanitosti biologických procesů, které umožňují udržovat jejich integritu, čímž se odlišují od koloniálních jednobuněčných organismů. Mezi tyto procesy patří mimo jiné hemostáza, imunitní odpověď, morfogeneze a diferenciace.

Tyto molekuly se liší svou strukturou i funkcí ve čtyřech skupinách: integriny, selektiny, imunoglobuliny a kadheriny.

Dějiny

Historie kadherinů je velmi krátká, protože jsou známé jen velmi málo. První kadherin byl tedy objeven v buňkách z myších tkání v roce 1977. Vědci nazývali tuto molekulu uvomorulinem.

V 80. letech bylo v tkáních různých druhů objeveno mnoho dalších molekul kadherinu. Tyto kadheriny byly nalezeny v testech agregace buněk závislých na vápníku. Všichni patřili do stejné skupiny molekul zvaných klasické kadheriny.

V posledních letech se vědcům díky pokrokům v molekulární biologii podařilo identifikovat další důležitý počet kadherinů, z nichž některé jejich specifické funkce nejsou známy a které by mohly mít jiné funkce než buněčná adheze.

Struktura

Kadheriny jsou glykoproteiny, tj. Molekuly tvořené asociací proteinu a sacharidů. Jsou tvořeny mezi 700 (obvykle 750) a 900 aminokyselinami a mají různé funkční domény, které jim umožňují interagovat v první řadě s jinými molekulami kadherinu a ionty vápníku.

Funkční domény také umožňují integraci kadherinů do plazmatické membrány a také asociování s aktinovým cytoskeletem. Většina aminokyselinového řetězce je umístěna v extracelulární oblasti a normálně se liší do pěti domén, které se nazývají EC (EC1-EC5).

Každá z těchto domén má přibližně 100 aminokyselin s jedním nebo dvěma místy vázajícími vápník. Transmembránová oblast je umístěna mezi vnější a vnitřní částí buňky a protíná membránu pouze jednou.

Na druhé straně je část kadherinů nalezených uvnitř buňky vysoce konzervativní a skládá se ze 150 aminokyselin. Tato doména se váže na aktinový cytoskelet pomocí cytosolických proteinů nazývaných kteniny.

Typy

Existuje více než 20 různých typů kadherinů, které jsou klasifikovány různými způsoby v závislosti na autorech. Tak například někteří autoři rozpoznávají dvě skupiny nebo podrodiny, zatímco jiní uznávají šest. Podle dřívějších lze kadheriny rozdělit na:

Klasické kadheriny nebo typ I

Nazývá se také tradiční kadheriny. Do této skupiny jsou zahrnuty kadheriny, které byly pojmenovány podle tkáně, kde byly poprvé nalezeny, jako je E-kadherin (epitel), N-kadherin (neurální), P-kadherin (placentální), L-kadherin (játra) a R-kadherin (sítnice). Tyto glykoproteiny však lze nalézt v různých tkáních.

Například N-kadherin, kromě toho, že je přítomen v nervové tkáni, může být také umístěn v tkáních varlat, ledvin, jater a srdečního svalstva.

Atypické nebo kadheriny typu II

Také se nazývá netradiční nebo netradiční. Zahrnují desmogleiny a desmocholiny, které tvoří křižovatky na úrovni mezibuněčných desmozomů. Existují také protocadheriny, které se vyznačují tím, že chybí spojení s aktinovým cytoskeletem.

Všechny tyto kadheriny jsou některými autory od některých netradičních rozděleny do tří nezávislých skupin. Zbytek atypických kadherinů zahrnuje T-kadherin, kterému chybí transmembránové a cytoplazmatické domény, a varianta E-kadherinu, která se nachází mimo buňku a nazývá se Evar-kadherin.

vlastnosti

Jsou to glykoproteiny závislé na vápníku, které se nacházejí téměř výhradně ve zvířecích tkáních. Většina z nich je jednoprůchodová transmembrána; jinými slovy, jsou přítomny v buněčné membráně a přecházejí ze strany na stranu pouze jednou.

Kadheriny se podílejí hlavně na spojení mezi buňkami, které vykazují semilarární fenotypové charakteristiky (homotypické nebo homofilní vazby). Buněčné vazby vytvořené těmito molekulami (vazby kadherin-kadherin) jsou asi 200krát silnější než jiné vazby protein-protein.

U tradičních kadherinů je cytoplazmatická doména vysoce konzervativní. To znamená, že jeho složení je u různých kadherinů podobné.

Funkce

Hlavní funkcí kadherinů je umožnit v průběhu času trvalé buněčné spojení, pro které hrají zásadní roli v procesech, jako je embryonální vývoj, morfogeneze, diferenciace a strukturální udržování epitelových tkání v kůži a střevě, jakož i formování axonů.

Tato funkce je částečně regulována koncovkou -COOH přítomnou v intracelulární části nebo doméně glykoproteinu. Tento terminál interaguje s molekulami zvanými catenins, které zase interagují s prvky buněčného cytoskeletu.

Mezi další funkce kadherinů patří selektivita (výběr které další buňky se má spojit) a buněčná signalizace, stanovení buněčné polarity a regulace apoptózy. Posledně jmenovaný je mechanismus buněčné smrti řízený vnitřně stejným organismem, který reguluje jeho vývoj.

Kadheriny a rakovina

Porucha kadherinů se podílí na vývoji různých typů rakoviny. Tato porucha může být způsobena úpravami v expresi kadherinů a katechinů, jakož i aktivací signálů, které brání spojení buněk.

Tím, že selže vazba kadherinů na buňku, to umožňuje nádorovým buňkám zvýšit jejich pohyblivost a uvolnit se, a poté napadnout sousední tkáně lymfatickými uzlinami a krevními cévami.

E-Cadherina Benigma z prsu. Mikrograf atypické lobulární hyperplázie. Převzato a upraveno z: Nefronu.

Když tyto buňky dosáhnou cílových orgánů, napadají a proliferují se, získávají invazivní a metastatické znaky. Většina studií, které souvisely s kadheriny s karcinogenními růstovými procesy, se zaměřila na E-kadherin.

Tento typ kadherinu se mimo jiné podílí na rakovině tlustého střeva, žaludku, prsu, vaječníků a plic. To však není jediný kadherin spojený s rakovinou. Například N-kadherin hraje roli v pleurálních mezoteliomech a rabdomyosarkomech.

Reference

1. Cadherin. Na Wikipedii. Obnoveno z en.wikipedia.org
2. D. Leckband & A. Prakasam (2006). Mechanismus a dynamika adheze kadherinu. Roční přehled biomedicínského inženýrství.
3. F. Nolletl, P. Kools P. & F. Van Roy (2000). Fylogenetická analýza superrodiny kadherinů umožňuje identifikaci šesti hlavních podrodin kromě několika solitérních členů. Journal of Molecular Biology.
4. J. Günther a E. Pedernera-Astegiano (2011). E-kadherin: klíčový prvek v neoplastické transformaci. Žurnál důkazů a klinický výzkum.
5. L. Petruzzelli, M. Takami a D. Humes (1999). Struktura a funkce molekul buněčné adheze. American Journal of Medicine.
6. U. Cavallaro a G. Christofori (2004). Buněčná adheze a signalizace kadheriny a Ig-CAM u rakoviny. Recenze přírody Rakovina.