KADHERĪNI: STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS UN FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Par cadherins ir transmembrānu glikoproteīni apgādībā kalciju un atbild par savienojumu starp šūnām, kas uztur integritāti audos dzīvniekiem saglabāšanā. Ir vairāk nekā 20 dažādu veidu kadherīni, visi ar apmēram 750 aminoskābēm un ir raksturīgi dažāda veida šūnām.

Kadherīnu panāktās šūnu saites laika gaitā ir stabilas. Šī iemesla dēļ šīm molekulām ir nozīmīga loma organisma formas attīstībā embrionālās attīstības laikā (morfoģenēze), kā arī audu struktūras uzturēšanā gan embrionālās stadijas, gan pieaugušo dzīvē.

1suh olbaltumvielu, E-kadherīna (epitēlija) molekulārais attēlojums. Uzņemts un rediģēts no: Jawahar Swaminathan un MSD darbiniekiem Eiropas Bioinformatikas institūtā.

Kadherīnu darbības traucējumi ir saistīti ar dažāda veida vēža attīstību. Šūnu adhēzijas deficīts caur kadherīniem ir viens no audzēja šūnu palielinātas motilitātes cēloņiem.

Šūnu adhēzijas molekulas

Daudzšūnu organismos šūnām jāapvienojas, lai piedalītos lielā bioloģisko procesu daudzveidībā, kas ļauj saglabāt to integritāti, tādējādi atšķiroties no koloniālajiem vienšūnu organismiem. Šie procesi cita starpā ietver hemostāzi, imūno reakciju, morfoģenēzi un diferenciāciju.

Šīs molekulas pēc struktūras un funkcijas atšķiras četrās grupās: integrīni, selektīni, imūnglobulīni un kadherīni.

Vēsture

Kadherīnu vēsture ir ļoti īsa, jo tie ir zināmi ļoti maz. Tādējādi pirmais kadherīns tika atklāts šūnās no peles audiem 1977. gadā. Zinātnieki šo molekulu sauca par uvomorulīnu.

Astoņdesmitajos gados dažādu sugu audos tika atklātas daudzas citas kadherīna molekulas. Šie kadherīni tika atrasti no kalcija atkarīgo šūnu agregācijas testos. Visi viņi piederēja tai pašai molekulu grupai, ko sauca par klasiskajiem kadherīniem.

Pēdējos gados, pateicoties molekulārās bioloģijas sasniegumiem, zinātniekiem ir izdevies identificēt vēl vienu svarīgu kadherīnu skaitu, no kuriem daži nav zināmi un kuriem varētu būt citas funkcijas, nevis šūnu adhēzija.

Uzbūve

Kadherīni ir glikoproteīni, tas ir, molekulas, ko veido olbaltumvielu un ogļhidrātu asociācija. Tos veido no 700 (parasti 750) līdz 900 aminoskābēm, un tiem ir dažādi funkcionālie domēni, kas ļauj tiem mijiedarboties ar citām kadherīna molekulām un ar kalcija joniem.

Funkcionālie domēni arī ļauj kadherīniem integrēties plazmas membrānā, kā arī asociēties ar aktīna citoskeletu. Lielākā daļa aminoskābju ķēdes atrodas ārpusšūnu reģionā un parasti tiek diferencēta piecos domēnos, ko sauc par EC (EC1-EC5).

Katrā no šiem domēniem ir aptuveni 100 aminoskābes ar vienu vai divām kalcija saistošām vietām. Transmembrānais reģions atrodas starp šūnas ārējo un iekšējo daļu un šķērso membrānu tikai vienu reizi.

No otras puses, šūnas iekšpusē atrodamā kadherīnu daļa ir ļoti konservatīva un sastāv no 150 aminoskābēm. Šis domēns saistās ar aktīna citoskeletu, izmantojot citosoliskos proteīnus, ko sauc par katenīniem.

Veidi

Pastāv vairāk nekā 20 dažādu veidu kadherīnu, kurus atkarībā no autoriem klasificē dažādos veidos. Tā, piemēram, daži autori atpazīst divas grupas vai apakšgrupas, bet citi atpazīst sešas. Saskaņā ar bijušo, kadherīnus var iedalīt:

Klasiskās kadherīnas vai I tips

Saukti arī par tradicionālajiem kadherīniem. Šajā grupā ir iekļauti kadherīni, kas tika nosaukti pēc audiem, kur tie pirmo reizi tika atrasti, piemēram, E-kadherīns (epitēlijs), N-kadherīns (neirons), P-kadherīns (placentāls), L-kadherīns ( aknas) un R-cadherin (tīklene). Tomēr šos glikoproteīnus var atrast dažādos audos.

Piemēram, N-kadherīns papildus tam, ka atrodas nervu audos, var atrasties arī sēklinieku, nieru, aknu un sirds muskuļaudos.

Netipiski vai II tipa kadherīni

Saukta arī par netradicionālu vai neklasisku. Tajos ietilpst desmogleīni un desmoholīni, kas veido savienojumus starpšūnu desmosomu līmenī. Ir arī protoadherīni, kuriem raksturīgs savienojumu trūkums ar aktīna citoskeletu.

Daži autori visus šos kadherīnus atdala no citiem netradicionāliem trīs neatkarīgās grupās. Pārējos netipiskos kadherīnos ietilpst T-kadherīns, kam trūkst transmembranālo un citoplazmatisko domēnu, un E-kadherīna variants, kas atrodas ārpus šūnas un tiek saukts par Evara kadherīnu.

raksturojums

Tie ir no kalcija atkarīgi glikoproteīni, kas gandrīz tikai atrodami dzīvnieku audos. Lielākā daļa no tām ir vienas caurlaidības membrānas; citiem vārdiem sakot, tie atrodas šūnas membrānā, šķērsojot to no vienas puses uz otru tikai vienu reizi.

Kadherīni galvenokārt piedalās savienībā starp šūnām, kurām piemīt puspenārie fenotipiskie raksturlielumi (homotipiskās vai homofīlās saites). Šūnu molekulas, kuras veido šīs molekulas (kadherīna-kadherīna saites), ir apmēram 200 reizes spēcīgākas nekā citas olbaltumvielu-olbaltumvielu saites.

Tradicionālajos kadherīnos citoplazmatiskais domēns ir ļoti konservatīvs. Tas nozīmē, ka tā sastāvs ir līdzīgs dažādos kadherīnos.

Iespējas

Kadherīnu galvenā funkcija ir laika gaitā atļaut pastāvīgus šūnu savienojumus, tāpēc tiem ir būtiska loma tādos procesos kā embrionālās attīstības, morfoģenēzes, diferenciācijas un epitēlija audu struktūras uzturēšana ādā un zarnās, kā arī aksonu veidošanās.

Šo funkciju daļēji regulē -COOH termināls, kas atrodas glikoproteīna intracelulārajā daļā vai domēnā. Šis termināls mijiedarbojas ar molekulām, ko sauc par katenīniem, kas savukārt mijiedarbojas ar šūnas citoskeleta elementiem.

Citas kadherīnu funkcijas ietver selektivitāti (izvēles, kurai citai šūnai pievienoties) un šūnu signalizāciju, šūnu polaritātes noteikšanu un apoptozes regulēšanu. Pēdējais ir šūnu nāves mehānisms, ko iekšēji kontrolē viens un tas pats organisms, lai regulētu tā attīstību.

Cadherins un vēzis

Kadherīnu darbības traucējumi ir saistīti ar dažāda veida vēža attīstību. Šīs nepareizas darbības cēlonis var būt modifikācijas kadherīnu un katenīnu izteiksmē, kā arī signālu aktivizēšana, kas neļauj šūnām pievienoties.

Neveicot kadherīnu saistīšanu ar šūnām, tas ļauj audzēja šūnām palielināt to kustīgumu un atbrīvoties, pēc tam caur limfmezgliem un asinsvadiem iebrukt blakus esošajos audos.

E-Kadherina Benigma no krūts. Netipiskas lobulāras hiperplāzijas mikrogrāfs. Uzņemts un rediģēts no: Nephron.

Kad šīs šūnas sasniedz mērķa orgānus, tās iebrūk un savairojas, iegūstot invazīvas un metastātiskas pazīmes. Lielākā daļa pētījumu, kas saistīja kadherīnus ar kancerogēniem augšanas procesiem, ir vērsti uz E-kadherīnu.

Šis kadherīna veids ir iesaistīts resnās zarnas, kuņģa, krūts, olnīcu un plaušu vēzē. Tomēr tas nav vienīgais kadherīns, kas saistīts ar vēzi. Piemēram, N-kadherīnam ir loma pleiras mezoteliomās un rabdomiosarkomas.

Atsauces

1. Kadherīns. Vietnē Wikipedia. Atgūts no vietnes en.wikipedia.org
2. D. Leckband un A. Prakasam (2006). Kadherīna saķeres mehānisms un dinamika. Gada biomedicīnas inženierijas pārskats.
3. F. Nolletl, P. Kools P un F. Van Roy (2000). Kadherīnu virsģimenes filoģenētiskā analīze ļauj identificēt sešas galvenās apakšģimenes blakus vairākiem vientuļajiem locekļiem. Žurnāls par molekulāro bioloģiju.
4. J. Günther un E. Pedernera-Astegiano (2011). E-kadherīns: galvenais elements jaunveidojumu pārveidē. Žurnāls Evidence and Clinical Research.
5. L. Petruzzelli, M. Takami un D. Humes (1999). Šūnu adhēzijas molekulu uzbūve un darbība. Amerikas Medicīnas Vēstnesis.
6. U. Kavallaro un G. Kristofori (2004). Kadherīnu un Ig-CAM šūnu adhēzija un signalizācija vēža gadījumā. Daba Atsauksmes par vēzi.