KADHERINE: ZGRADBA, ZNAČILNOSTI IN FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

V cadherins so transmembranski glikoproteinov odvisno kalcija in je odgovoren za ohranjanje povezave med celicami, ki ohranjajo celovitost tkiv pri živalih. Obstaja več kot 20 različnih vrst kadherinov, vse z okoli 750 aminokislinami in ki so značilne za različne vrste celic.

Celične vezi, ki jih dosežejo kadherini, so sčasoma stabilne. Zato imajo te molekule pomembno vlogo pri razvoju oblike organizma med embrionalnim razvojem (morfogeneza), pa tudi pri vzdrževanju strukture tkiv tako v embrionalni fazi kot v odraslem življenju.

Molekularna reprezentacija beljakovin 1suh, E-kadherina (epitelija). Vzpostavljeno in urejeno od: Jawahar Swaminathan in osebja MSD na Evropskem inštitutu za bioinformatiko.

Napaka kadherinov je povezana z razvojem različnih vrst raka. Pomanjkanje celične adhezije s kadherini je eden od vzrokov za povečano gibljivost tumorskih celic.

Molekule celične adhezije

V večceličnih organizmih se morajo celice združiti, da sodelujejo v raznoliki raznolikosti bioloških procesov, ki omogočajo ohranjanje njihove celovitosti in se tako razlikujejo od kolonialnih enoceličnih organizmov. Ti procesi med drugim vključujejo hemostazo, imunski odziv, morfogenezo in diferenciacijo.

Te molekule se razlikujejo po svoji strukturi, pa tudi po delovanju, v štiri skupine: integrini, selektini, imunoglobulini in kadherini.

Zgodovina

Zgodovina kadherinov je zelo kratka, saj so jih poznali zelo malo. Tako so prvi kaderin v celicah iz mišjih tkiv odkrili leta 1977. Znanstveniki so to molekulo poimenovali uvomorulin.

V osemdesetih letih so v tkivih različnih vrst odkrili številne druge molekule kadherina. Te kadherine najdemo v testih, ki so odvisni od kalcija, odvisnih od celic. Vsi so pripadali isti skupini molekul, imenovani klasični kadherini.

V zadnjih letih in po zaslugi napredka v molekularni biologiji je znanstvenikom uspelo določiti še eno pomembno število kadherinov, od katerih je nekatera njihova specifična funkcija neznana in ki bi lahko imela tudi druge funkcije, razen celične adhezije.

Struktura

Kadherini so glikoproteini, torej molekule, ki nastanejo v povezavi proteina in ogljikovih hidratov. Sestavljajo jih med 700 (ponavadi 750) in 900 aminokislin in imajo različna funkcionalna področja, ki mu omogočajo, da v prvi vrsti deluje z drugimi molekulami kadherina in kalcijevimi ioni.

Funkcionalne domene prav tako omogočajo, da se kadherini vključijo v plazemsko membrano, pa tudi, da se povežejo z aktinskim citoskeletom. Večina aminokislinskih verig je locirana v zunajceličnem območju in je običajno razdeljena na pet področij, imenovanih EC (EC1-EC5).

Vsaka od teh domen ima približno 100 aminokislin z enim ali dvema mestoma, ki vežejo kalcij. Transmembransko območje se nahaja med zunanjim in notranjim delom celice in prečka membrano le enkrat.

Po drugi strani je delež kadherinov, ki jih najdemo v celici, zelo konzervativen in je sestavljen iz 150 aminokislin. Ta domena se veže na aktinski citoskelet s pomočjo citosolnih beljakovin, imenovanih katenini.

Vrste

Obstaja več kot 20 različnih vrst kadherinov, ki so glede na avtorje razvrščeni na različne načine. Tako na primer nekateri avtorji prepoznajo dve skupini ali poddružine, drugi pa šest. Glede na prvo lahko kadherine razdelimo na:

Klasične kadherine ali tip I

Imenujejo ga tudi tradicionalni kadherini. V to skupino spadajo kadherini, ki so bili poimenovani glede na tkivo, kjer so bili prvič najdeni, na primer E-kadherin (epitelijski), N-kadherin (nevronski), P-kadherin (placenta), L-kadherin ( jetra) in R-kadherin (mrežnica). Vendar pa lahko te glikoproteine ​​najdemo v različnih tkivih.

N-kadherin je na primer poleg prisotnosti v živčnem tkivu tudi v tkivih testisov, ledvic, jeter in srčne muskulature.

Atipični kadherini ali tip II

Imenujejo ga tudi netradicionalno ali neklasično. Vključujejo desmogleine in desmoholine, ki tvorijo stičišča na ravni medceličnih desmosomov. Obstajajo tudi protokaderini, za katere je značilno pomanjkanje povezav z aktin citoskeletom.

Vsi ti kadherini so ločeni od drugih netradicionalnih, nekateri avtorji, v tri neodvisne skupine. Preostali netipični kadherini vključujejo T-kadherin, ki nimata transmembranskih in citoplazemskih domen, in različico E-kadherina, ki ga najdemo zunaj celice in se imenuje Evar-kadherin.

značilnosti

Gre za kalcijem odvisne glikoproteine, ki jih najdemo skoraj izključno v živalskih tkivih. Večina jih je enopropustnih transmembranskih; z drugimi besedami, prisotni so v celični membrani, ki jo prekrivajo od strani do strani le enkrat.

Kadherini sodelujejo večinoma v združitvi med celicami, ki predstavljajo pollarne fenotipske lastnosti (homotipske ali homofilne vezi). Celične vezi teh molekul (kadherin-kadherinske vezi) so približno 200-krat močnejše od drugih beljakovinsko-beljakovinskih vezi.

V tradicionalnih kadherinih je citoplazemska domena zelo konzervativna. To pomeni, da je njegova sestava v različnih kadherinih podobna.

Lastnosti

Glavna funkcija kadherinov je, da omogočijo trajne celične stike skozi čas, ki igrajo temeljno vlogo v procesih, kot so embrionalni razvoj, morfogeneza, diferenciacija in strukturno vzdrževanje epitelijskih tkiv v koži in črevesju, pa tudi tvorba aksonov.

To funkcijo deloma uravnava terminal -COOH, ki je prisoten v medceličnem delu ali domeni glikoproteina. Ta terminal deluje z molekulami, imenovanimi katenini, ki pa medsebojno vplivajo na elemente citoskeleta celice.

Druge funkcije kadherinov vključujejo selektivnost (izbira, katera druga celica se bo pridružila) in celično signalizacijo, vzpostavljanje polarnosti celic in regulacijo apoptoze. Slednji je mehanizem celične smrti, ki ga notranji organ nadzoruje za uravnavanje njegovega razvoja.

Kadherini in rak

Okvara kadherinov je vpletena v razvoj različnih vrst raka. Ta okvara je lahko posledica sprememb v izražanju kadherinov in kateninov, pa tudi zaradi aktiviranja signalov, ki preprečujejo, da bi se celice pridružile.

Če ne uspe v celični pritrditvi kadherinov, to omogoča tumorskim celicam, da povečajo svojo gibljivost in se sprostijo, nato pa napadejo v sosednja tkiva skozi bezgavke in krvne žile.

E-Kadherina Benigma od dojk. Mikrografija atipične lobularne hiperplazije. Vzeto in urejeno iz: Nephron.

Ko te celice dosežejo ciljne organe, napadejo in se razmnožijo, pridobijo invazivne in metastatske znake. Večina raziskav, ki so kadherine povezale z rakotvornimi procesi rasti, se je osredotočila na E-kadherin.

Ta vrsta kadherina med drugim sodeluje pri raku debelega črevesa, želodca, dojk, jajčnikov in pljuč. To pa ni edini kadherin, povezan z rakom. N-kadherin ima na primer vlogo pri plevralnih mezoteliomih in rabdomiosarkomih.

Reference

1. Kadherin. Na Wikipediji. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org
2. D. Leckband & A. Prakasam (2006). Mehanizem in dinamika oprijema kadherina. Letni pregled biomedicinskega inženiringa.
3. F. Nolletl, P. Kools P in F. Van Roy (2000). Filogenetska analiza družine Kadherin omogoča identifikacijo šestih večjih poddružin poleg več samotnih članov. Časopis za molekularno biologijo.
4. J. Günther in E. Pedernera-Astegiano (2011). E-kadherin: ključni element neoplastične transformacije. Časopis za dokaze in klinične raziskave.
5. L. Petruzzelli, M. Takami in D. Humes (1999). Struktura in delovanje molekul adhezije celic. Ameriški časopis za medicino.
6. U. Cavallaro in G. Christofori (2004). Celična adhezija in signalizacija kadherinov in Ig-CAMs pri raku. Narava Ocene Rak.