КАДГЕРИНЫ: СТРУКТУРА, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В кадгеринах являются трансмембранными гликопротеинами , зависимый кальций и ответствен за поддержание связи между клетками , которые поддерживают целостность тканей у животных. Существует более 20 различных типов кадгеринов, все из которых содержат около 750 аминокислот и специфичны для разных типов клеток.

Связи клеток, обеспечиваемые кадгеринами, стабильны во времени. Следовательно, эти молекулы играют важную роль в формировании формы организма во время эмбрионального развития (морфогенез), а также в поддержании структуры тканей как на эмбриональной стадии, так и во взрослой жизни.

Молекулярное представление белка 1suh, E-кадгерина (эпителиального). Взято и отредактировано: Джавахар Сваминатан и сотрудники MSD Европейского института биоинформатики.

Нарушение функции кадгеринов связано с развитием различных видов рака. Дефицит клеточной адгезии через кадгерины - одна из причин повышенной подвижности опухолевых клеток.

Молекулы клеточной адгезии

В многоклеточных организмах клетки должны объединяться, чтобы участвовать в большом разнообразии биологических процессов, которые позволяют поддерживать их целостность, тем самым дифференцируя себя от колониальных одноклеточных организмов. Эти процессы включают, среди прочего, гемостаз, иммунный ответ, морфогенез и дифференцировку.

Эти молекулы различаются по своей структуре, а также по функциям на четыре группы: интегрины, селектины, иммуноглобулины и кадгерины.

история

История кадгеринов очень коротка, так как о них мало что известно. Таким образом, первый кадгерин был обнаружен в клетках тканей мыши в 1977 году. Ученые назвали эту молекулу увоморулином.

В 1980-х годах многие другие молекулы кадгерина были обнаружены в тканях разных видов. Эти кадгерины были обнаружены в анализах кальций-зависимой агрегации клеток. Все они принадлежали к одной группе молекул, называемых классическими кадгеринами.

В последние годы, благодаря достижениям в молекулярной биологии, ученым удалось идентифицировать еще одно важное количество кадгеринов, некоторые из которых неизвестны, и которые могут иметь другие функции, помимо адгезии клеток.

Структура

Кадгерины - это гликопротеины, то есть молекулы, образованные ассоциацией белка и углевода. Они состоят из 700 (обычно 750) и 900 аминокислот и имеют разные функциональные домены, которые позволяют им взаимодействовать в первую очередь с другими молекулами кадгерина и с ионами кальция.

Функциональные домены также позволяют кадгеринам интегрироваться в плазматическую мембрану, а также связываться с актиновым цитоскелетом. Большая часть аминокислотной цепи расположена во внеклеточной области и обычно дифференцируется на пять доменов, называемых EC (EC1-EC5).

Каждый из этих доменов состоит примерно из 100 аминокислот с одним или двумя сайтами связывания кальция. Трансмембранная область расположена между внешней и внутренней частью клетки и пересекает мембрану только один раз.

С другой стороны, часть кадгеринов, обнаруженная внутри клетки, очень консервативна и состоит из 150 аминокислот. Этот домен связывается с актиновым цитоскелетом с помощью цитозольных белков, называемых катенинами.

Типы

Существует более 20 различных типов кадгеринов, которые классифицируются по-разному в зависимости от авторов. Так, например, одни авторы признают две группы или подсемейства, а другие - шесть. Согласно первому кадгерины можно разделить на:

Классические кадгерины или тип I

Также называется традиционными кадгеринами. В эту группу входят кадгерины, названные в соответствии с тканью, в которой они были впервые обнаружены, например E-кадгерин (эпителиальный), N-кадгерин (нервный), P-кадгерин (плацентарный), L-кадгерин ( печень) и R-кадгерин (сетчатка). Однако эти гликопротеины можно найти в разных тканях.

Например, N-кадгерин, помимо присутствия в нервной ткани, также может находиться в тканях яичек, почек, печени и сердечной мускулатуре.

Атипичные кадгерины или кадгерины II типа

Также называется нетрадиционным или неклассическим. К ним относятся десмоглеины и десмохолины, которые образуют соединения на уровне межклеточных десмосом. Есть также протокадгерины, для которых характерно отсутствие связи с актиновым цитоскелетом.

Все эти кадгерины выделяются некоторыми авторами на три независимые группы от других нетрадиционных. Остальные атипичные кадгерины включают Т-кадгерин, в котором отсутствуют трансмембранные и цитоплазматические домены, и вариант Е-кадгерина, который находится вне клетки и называется эвар-кадгерином.

характеристики

Это кальций-зависимые гликопротеины, обнаруженные почти исключительно в тканях животных. Большинство из них однопроходные трансмембранные; Другими словами, они присутствуют в клеточной мембране, пересекая ее из стороны в сторону только один раз.

Кадгерины участвуют в основном в объединении между клетками, имеющими сходные фенотипические характеристики (гомотипические или гомофильные связи). Связи между клетками, создаваемые этими молекулами (связи кадгерин-кадгерин), примерно в 200 раз сильнее, чем другие связи белок-белок.

В традиционных кадгеринах цитоплазматический домен очень консервативен. Это означает, что его состав аналогичен в разных кадгеринах.

Характеристики

Основная функция кадгеринов - обеспечивать постоянные соединения клеток с течением времени, для чего они играют фундаментальную роль в таких процессах, как эмбриональное развитие, морфогенез, дифференциация и структурное поддержание эпителиальных тканей кожи и кишечника, а также образование аксонов.

Эта функция частично регулируется концом -COOH, присутствующим во внутриклеточной части или домене гликопротеина. Этот терминал взаимодействует с молекулами, называемыми катенинами, которые, в свою очередь, взаимодействуют с элементами цитоскелета клетки.

Другие функции кадгеринов включают селективность (выбор, к какой другой клетке присоединиться) и передачу клеточных сигналов, установление клеточной полярности и регуляцию апоптоза. Последний представляет собой механизм гибели клеток, контролируемый изнутри одним и тем же организмом для регулирования его развития.

Кадгерины и рак

Нарушение работы кадгеринов приводит к развитию различных типов рака. Эта неисправность может быть связана с модификациями экспрессии кадгеринов и катенинов, а также с активацией сигналов, препятствующих объединению клеток.

Нарушение клеточного связывания кадгеринов позволяет опухолевым клеткам увеличивать свою подвижность и высвобождаться, а затем вторгаться в соседние ткани через лимфатические узлы и кровеносные сосуды.

E-Cadherina Benigma из груди. Микрофотография атипичной лобулярной гиперплазии. Взято и отредактировано: Нефрон.

Когда эти клетки достигают органов-мишеней, они вторгаются и размножаются, приобретая инвазивные и метастатические признаки. Большинство исследований, которые связывают кадгерины с канцерогенными процессами роста, сосредоточены на E-кадгерине.

Этот тип кадгерина участвует, в частности, в раке толстой кишки, желудка, груди, яичников и легких. Однако это не единственный кадгерин, связанный с раком. N-кадгерин, например, играет роль в мезотелиомах плевры и рабдомиосаркомах.

Ссылки

1. Cadherin. В Википедии. Получено с en.wikipedia.org
2. Д. Лекбанд и А. Пракасам (2006). Механизм и динамика адгезии кадгерина. Ежегодный обзор биомедицинской инженерии.
3. Ф. Ноллетл, П. Коулс и Ф. Ван Рой (2000). Филогенетический анализ надсемейства кадгеринов позволяет идентифицировать шесть основных подсемейств помимо нескольких одиночных членов. Журнал молекулярной биологии.
4. Дж. Гюнтер и Э. Педернера-Астеджано (2011). E-кадгерин: ключевой элемент неопластической трансформации. Журнал доказательств и клинических исследований.
5. Л. Петруцелли, М. Таками и Д. Хьюмс (1999). Структура и функции молекул клеточной адгезии. Американский журнал медицины.
6. У. Кавалларо и Дж. Кристофори (2004). Адгезия клеток и передача сигналов кадгеринами и Ig-CAM при раке. Обзоры природы Рак.