KADHERÍNY: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI A FUNKCIE - BIOLÓGIE

Tieto kadheriny sú transmembránovej glykoproteíny závislé vápnik a zodpovedný za udržiavanie spojenia medzi bunkami, ktoré udržujú integritu tkaniva u zvierat. Existuje viac ako 20 rôznych typov kadherínov, všetky s asi 750 aminokyselinami a ktoré sú špecifické pre rôzne typy buniek.

Bunkové väzby dosiahnuté kadherínmi sú v priebehu času stabilné. Z tohto dôvodu tieto molekuly hrajú dôležitú úlohu pri vývoji tvaru organizmu počas embryonálneho vývoja (morfogenéza), ako aj pri udržiavaní štruktúry tkanív tak v embryonálnom štádiu, ako aj v živote dospelých.

Molekulové zastúpenie 1suh proteínu, E-kadherínu (epitel). Prevzaté a upravené: Jawahar Swaminathan a pracovníci MSD v Európskom inštitúte bioinformatiky.

Porucha kadherínov je spojená s vývojom rôznych typov rakoviny. Nedostatočná adhézia buniek kadherínmi je jednou z príčin zvýšenej motility nádorových buniek.

Molekuly adhézie buniek

Vo viacbunkových organizmoch sa bunky musia zjednotiť, aby sa zúčastnili veľkej rozmanitosti biologických procesov, ktoré umožňujú zachovať ich integritu, čím sa odlíšia od koloniálnych jednobunkových organizmov. Medzi tieto procesy patrí okrem iného hemostáza, imunitná reakcia, morfogenéza a diferenciácia.

Tieto molekuly sa líšia svojou štruktúrou a funkciou do štyroch skupín: integríny, selektíny, imunoglobulíny a kadheríny.

histórie

História kadherínov je veľmi krátka, pretože sú známe len veľmi málo. Prvý kadherín sa teda objavil v bunkách z myších tkanív v roku 1977. Vedci túto molekulu nazývali uvomorulin.

V 80. rokoch bolo v tkanivách rôznych druhov objavených mnoho ďalších molekúl kadherínu. Tieto kadheríny sa našli v testoch agregácie buniek závislých od vápnika. Všetky z nich patrili do rovnakej skupiny molekúl nazývaných klasické kadheríny.

V posledných rokoch sa vďaka pokrokom v molekulárnej biológii vedcom podarilo identifikovať ďalší dôležitý počet kadherínov, z ktorých niektoré nie sú známe ich špecifické funkcie a ktoré by mohli mať iné funkcie ako je bunková adhézia.

štruktúra

Kadheríny sú glykoproteíny, to znamená molekuly tvorené asociáciou proteínu a uhľohydrátov. Tvoria ich medzi 700 (zvyčajne 750) a 900 aminokyselín a majú rôzne funkčné domény, ktoré im umožňujú interagovať predovšetkým s inými molekulami kadherínu a s iónmi vápnika.

Funkčné domény tiež umožňujú integráciu kadherínov do plazmatickej membrány a tiež asociáciu s aktínovým cytoskeletom. Väčšina aminokyselinového reťazca sa nachádza v extracelulárnej oblasti a normálne sa diferencuje na päť domén, ktoré sa nazývajú EC (EC1-EC5).

Každá z týchto domén má približne 100 aminokyselín s jedným alebo dvoma miestami viažucimi vápnik. Transmembránová oblasť je umiestnená medzi vonkajšou a vnútornou časťou bunky a membránu prechádza iba raz.

Na druhej strane, časť kadherínov nachádzajúcich sa vo vnútri bunky je vysoko konzervatívna a pozostáva zo 150 aminokyselín. Táto doména sa viaže na aktínový cytoskelet prostredníctvom cytosolických proteínov nazývaných kateníny.

druhy

Existuje viac ako 20 rôznych typov kadherínov, ktoré sú klasifikované rôznymi spôsobmi v závislosti od autorov. Napríklad niektorí autori rozpoznávajú dve skupiny alebo podrodiny, zatiaľ čo iní uznávajú šesť. Podľa prvého sa kadheríny dajú rozdeliť na:

Klasické kadheríny alebo typ I

Nazýva sa aj tradičné kadheríny. Do tejto skupiny patria kadheríny, ktoré boli pomenované podľa tkaniva, v ktorom boli prvýkrát nájdené, napríklad E-kadherín (epitel), N-kadherín (nervový), P-kadherín (placentárny), L-kadherín ( pečeň) a R-kadherín (sietnica). Tieto glykoproteíny sa však nachádzajú v rôznych tkanivách.

Napríklad N-kadherín sa okrem toho, že je prítomný v nervovom tkanive, môže tiež nachádzať v tkanivách semenníkov, obličiek, pečene a srdcového svalstva.

Atypické alebo kadheríny typu II

Nazýva sa tiež netradičný alebo netradičný. Zahŕňajú desmogleíny a desmocholíny, ktoré tvoria spoje na úrovni medzibunkových desmozómov. Existujú tiež protoadheríny, ktoré sa vyznačujú nedostatočným napojením na aktínový cytoskelet.

Niektorí autori sú všetky tieto kadheríny oddelené od iných netradičných, a to do troch nezávislých skupín. Zvyšok atypických kadherínov zahŕňa T-kadherín, ktorý nemá transmembránové a cytoplazmatické domény, a variant E-kadherínu, ktorý sa nachádza mimo bunky a nazýva sa Evar-kadherín.

vlastnosti

Sú to glykoproteíny závislé od vápnika, ktoré sa nachádzajú takmer výlučne v živočíšnych tkanivách. Väčšina z nich je jednopriechodová transmembrána; inými slovami, sú prítomné v bunkovej membráne a prechádzajú zo strany na stranu iba raz.

Kadheríny sa podieľajú hlavne na spojení medzi bunkami, ktoré vykazujú semilarárne fenotypické charakteristiky (homotypické alebo homofilné väzby). Bunkové väzby tvorené týmito molekulami (kadherín-kadherínové väzby) sú asi 200-krát silnejšie ako iné väzby proteín-proteín.

U tradičných kadherínov je cytoplazmatická doména vysoko konzervatívna. To znamená, že jeho zloženie je u rôznych kadherínov podobné.

Vlastnosti

Hlavnou funkciou kadherínov je umožniť trvalé bunkové spojenia v priebehu času, pre ktoré zohrávajú zásadnú úlohu v procesoch, ako je embryonálny vývoj, morfogenéza, diferenciácia a štrukturálna údržba epitelových tkanív v koži a čreve, ako aj tvorba axónov.

Táto funkcia je čiastočne regulovaná terminálom -COOH prítomným v intracelulárnej časti alebo doméne glykoproteínu. Tento terminál interaguje s molekulami nazývanými kateníny, ktoré zase interagujú s prvkami bunkového cytoskeletu.

Medzi ďalšie funkcie kadherínov patrí selektivita (výber, ku ktorej ďalšej bunke sa majú pripojiť) a bunková signalizácia, stanovenie polarity buniek a regulácia apoptózy. Posledne menovaný je mechanizmus bunkovej smrti riadený vnútorne tým istým telom na reguláciu jeho vývoja.

Kadheríny a rakovina

Porucha kadherínov sa podieľa na vývoji rôznych typov rakoviny. Táto porucha môže byť spôsobená zmenami v expresii kadherínov a katenínov, ako aj aktiváciou signálov, ktoré bránia spojeniu buniek.

Zlyhaním bunkového prichytenia kadherínov to umožňuje nádorovým bunkám zvýšiť ich pohyblivosť a uvoľniť sa, potom napadnúť susedné tkanivá cez lymfatické uzliny a krvné cievy.

E-Cadherina Benigma z prsníka. Mikrograf atypickej lobulárnej hyperplázie. Prevzaté a upravené: Nephron.

Keď tieto bunky dosiahnu cieľové orgány, napadnú a množia sa, čím získajú invazívne a metastatické znaky. Väčšina štúdií, ktoré súviseli s kadherínmi s karcinogénnymi rastovými procesmi, sa zamerala na E-kadherín.

Tento typ kadherínu sa okrem iného podieľa na rakovine hrubého čreva, žalúdka, prsníka, vaječníkov a pľúc. Toto však nie je jediný kadherín spojený s rakovinou. Napríklad N-kadherín hrá úlohu v mezoteliómach pleury a rabdomyosarkómoch.

Referencie

Cadherinu. Na Wikipédii. Obnovené z en.wikipedia.org
D. Leckband a A. Prakasam (2006). Mechanizmus a dynamika adhézie kadherínu. Ročný prehľad biomedicínskeho inžinierstva.
F. Nolletl, P. Kools P. & F. Van Roy (2000). Fylogenetická analýza nadrodiny kadherínov umožňuje identifikáciu šiestich hlavných podrodín okrem niekoľkých samostatných členov. Journal of Molecular Biology.
J. Günther a E. Pedernera-Astegiano (2011). E-kadherín: kľúčový prvok pri neoplastickej transformácii. Žurnál dôkazov a klinický výskum.
L. Petruzzelli, M. Takami a D. Humes (1999). Štruktúra a funkcia molekúl bunkovej adhézie. American Journal of Medicine.
U. Cavallaro a G. Christofori (2004). Bunková adhézia a signalizácia kadherínmi a Ig-CAM pri rakovine. Recenzie prírody Rakovina.

KADHERÍNY: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI A FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026