КАДЕРИНИ: БУДОВА, ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ

У кадгерінов є трансмембранними гликопротеинами , залежний кальцій і відповідальний за забезпечення взаємодії між клітинами , які підтримують цілісність тканин у тварин. Існує понад 20 різних типів кадгеринів, всі мають близько 750 амінокислот, і які характерні для різних типів клітин.

Клітинні зв’язки, досягнуті кадгеринами, стабільні з часом. Тому ці молекули відіграють важливу роль у розвитку форми організму під час ембріонального розвитку (морфогенез), а також у підтримці структури тканин як в ембріональній стадії, так і в дорослому житті.

Молекулярне представлення білка 1suh, Е-кадгерину (епітелію). Знято та відредаговано у: Джавахара Свамінанатана та співробітників MSD Європейського інституту біоінформатики.

Несправність кадгеринів пов’язана з розвитком різних видів раку. Дефіцит адгезії клітин через кадгерини є однією з причин підвищеної рухливості пухлинних клітин.

Молекули адгезії клітин

У багатоклітинних організмах клітини повинні об’єднуватися для участі у великому різноманітті біологічних процесів, що дозволяють підтримувати їх цілісність, тим самим відрізняючись від колоніальних одноклітинних організмів. Ці процеси включають, серед іншого, гемостаз, імунну відповідь, морфогенез та диференціювання.

Ці молекули відрізняються за своєю структурою, а також за функцією, на чотири групи: інтегрини, селектини, імуноглобуліни та кадгерини.

Історія

Історія кадхеринів дуже коротка, оскільки про них відомо дуже мало. Так, перший кадгерин був виявлений в клітинах з тканин миші в 1977 році. Вчені назвали цю молекулу увоморуліном.

У 1980-х роках у тканинах різних видів було виявлено багато інших молекул кадгерину. Ці кадгерини були виявлені в аналізах агрегації клітин, залежних від кальцію. Усі вони належали до однієї групи молекул, званих класичними кадгеринами.

В останні роки, завдяки прогресу в молекулярній біології, вченим вдалося визначити ще одну важливу кількість кадгеринів, деякі з яких їх специфічна функція невідома, і які могли б мати інші функції, крім клітинної адгезії.

Будова

Кадерини - це глікопротеїни, тобто молекули, утворені асоціацією білка і вуглеводу. Вони складаються між 700 (зазвичай 750) та 900 амінокислотами та мають різні функціональні домени, що дозволяє їм взаємодіяти в першу чергу з іншими молекулами кадгерину та з іонами кальцію.

Функціональні домени також дозволяють кадгеринам інтегруватися в плазматичну мембрану, а також зв'язуватися з цитоскеленом актину. Більшість ланцюгів амінокислот знаходиться в позаклітинній області і зазвичай диференціюється на п'ять доменів, званих EC (EC1-EC5).

Кожен з цих доменів має приблизно 100 амінокислот, з одним або двома сайтами, що зв'язують кальцій. Трансмембранна область розташована між зовнішньою та внутрішньою частиною клітини і перетинає мембрану лише один раз.

З іншого боку, частка кадгеринів, що знаходяться всередині клітини, є дуже консервативною і складається з 150 амінокислот. Цей домен зв'язується з цитоскелетом актину за допомогою цитозольних білків, званих катенінами.

Типи

Існує понад 20 різних типів кадхеринів, які класифікуються по-різному залежно від авторів. Так, наприклад, одні автори розпізнають дві групи або підсемейства, а інші визнають шість. Згідно з першими, кадгерини можна розділити на:

Класичні кадерини або тип I

Також називають традиційними кадгеринами. До цієї групи входять кадгерини, які були названі відповідно до тканини, де вони були вперше знайдені, такі як Е-кадгерин (епітелій), N-кадгерин (нейрон), Р-кадгерин (плацента), L-кадгерин ( печінка) і R-кадгерин (сітківка). Однак ці глікопротеїни можна знайти в різних тканинах.

Наприклад, N-кадгерин, крім того, що присутній в нервовій тканині, може також розташовуватися в тканинах яєчок, нирок, печінки та серцевої мускулатури.

Атипові або кадерини II типу

Також називається нетрадиційним або некласичним. До них відносяться десмоглеїни та десмохоліни, які утворюють стики на рівні міжклітинних десмосом. Існують також протокадерини, які характеризуються відсутністю з'єднання з цитоскетоном актину.

Усі ці кадгерини відокремлюються деякими авторами від інших нетрадиційних у трьох незалежних групах. Решта атипових кадгеринів включають Т-кадгерин, якому не вистачає трансмембранного та цитоплазматичного доменів, і варіант Е-кадгерину, який знаходиться поза клітиною і називається Евар-кадгерином.

характеристики

Вони є залежними від кальцію глікопротеїнами, які містяться майже виключно в тканинах тварин. Більшість з них є однопрохідною трансмембраною; іншими словами, вони присутні в клітинній мембрані, перетинаючи її з боку в бік лише один раз.

Кадерини беруть участь переважно в об'єднанні між клітинами, які мають напівполярні фенотипічні характеристики (гомотипічні або гомофільні зв’язки). Клітинні зв’язки, виготовлені цими молекулами (кадгерино-кадгеринові зв'язки), приблизно в 200 разів міцніші за інші білково-білкові зв’язки.

У традиційних кадгеринах цитоплазматичний домен є дуже консервативним. Це означає, що його склад схожий у різних кадхеринів.

Особливості

Основна функція кадгеринів полягає в тому, щоб забезпечити постійні зв'язки клітин з плином часу, для яких вони відіграють фундаментальну роль у таких процесах, як ембріональний розвиток, морфогенез, диференціювання та структурне забезпечення епітеліальних тканин у шкірі та кишечнику, а також утворення аксонів.

Ця функція частково регулюється терміналом -COOH, який присутній у внутрішньоклітинній частині або домені глікопротеїну. Цей термінал взаємодіє з молекулами під назвою катеніни, які в свою чергу взаємодіють з елементами цитоскелета клітини.

Інші функції кадгеринів включають вибірковість (вибір, яку ще клітину приєднати) та клітинну сигналізацію, встановлення полярності клітин та регуляцію апоптозу. Останнє - це механізм загибелі клітин, контрольований внутрішньо тим самим організмом для регулювання його розвитку.

Кадерини та рак

Несправність кадгеринів пов'язана з розвитком різних видів раку. Ця несправність може бути пов’язана з модифікацією експресії кадхеринів і катенінів, а також активацією сигналів, що перешкоджають приєднанню клітин.

Зважаючи на приєднання клітин кадгеринів, це дозволяє пухлинним клітинам підвищити свою рухливість і звільнитися, а потім вторгнутися в сусідні тканини через лімфатичні вузли та судини.

E-Cadherina Benigma з грудей. Мікрографія атипової лобулярної гіперплазії. Взято та відредаговано з: Nephron.

Коли ці клітини досягають органів-мішеней, вони вторгуються та розмножуються, набуваючи інвазивних та метастатичних характерів. Більшість досліджень, які пов’язували кадгерини з процесами канцерогенного росту, були зосереджені на Е-кадгерині.

Цей тип кадхерину бере участь у раку товстої кишки, шлунка, молочної залози, яєчників та легенів. Це, однак, не єдиний кадгерин, пов'язаний з раком. Наприклад, N-кадгерин відіграє певну роль при плевральних мезотеліомах та рабдоміосаркомах.

Список літератури

Кадерін. У Вікіпедії. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
D. Leckband & A. Prakasam (2006). Механізм та динаміка адгезії кадгерину. Щорічний огляд біомедичної інженерії.
Ф. Ноллет, П. Кулс Р і Ф. Ван Рой (2000). Філогенетичний аналіз надсімейства кадгеринів дозволяє ідентифікувати шість основних підродин поряд з кількома одиночними членами. Журнал молекулярної біології.
J. Günther & E. Pedernera-Astegiano (2011). Е-кадгерин: ключовий елемент неопластичної трансформації. Журнал доказів та клінічних досліджень.
L. Petruzzelli, M. Takami & D. Humes (1999). Будова та функції молекул адгезії клітин. Американський журнал медицини.
U. Cavallaro & G. Christofori (2004). Адгезія клітин та сигналізація кадгеринами та Ig-CAM з раком. Природа Огляди Рак.

КАДЕРИНИ: БУДОВА, ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025