CADHERINES: STRUCTUUR, KENMERKEN EN FUNCTIES - BIOLOGIE - 2025

De cadherines zijn transmembraan glycoproteïnen afhankelijk calcium en verantwoordelijk voor het onderhouden van de verbinding tussen cellen die de integriteit van weefsels bij dieren behouden. Er zijn meer dan 20 verschillende soorten cadherines, allemaal met ongeveer 750 aminozuren, en die specifiek zijn voor verschillende soorten cellen.

De celbindingen die door cadherines worden bereikt, zijn in de loop van de tijd stabiel. Om deze reden spelen deze moleculen een belangrijke rol bij de ontwikkeling van de vorm van het organisme tijdens de embryonale ontwikkeling (morfogenese), evenals bij het behoud van de structuur van weefsels, zowel in de embryonale fase als in het volwassen leven.

Moleculaire weergave van het 1suh-eiwit, E-cadherine (epitheliaal). Genomen en bewerkt door: Jawahar Swaminathan en MSD-personeel van het European Bioinformatics Institute.

De storing van cadherines houdt verband met de ontwikkeling van verschillende soorten kanker. Een tekort aan celadhesie door cadherines is een van de oorzaken van een verhoogde beweeglijkheid van tumorcellen.

Celadhesiemoleculen

In meercellige organismen moeten cellen zich verenigen om deel te nemen aan een grote diversiteit aan biologische processen die het mogelijk maken hun integriteit te behouden, waardoor ze zich onderscheiden van koloniale eencellige organismen. Deze processen omvatten onder meer hemostase, immuunrespons, morfogenese en differentiatie.

Deze moleculen verschillen zowel qua structuur als qua functie in vier groepen: integrines, selectines, immunoglobulines en cadherines.

Geschiedenis

De geschiedenis van cadherines is erg kort, aangezien ze maar heel weinig bekend zijn. Zo werd in 1977 de eerste cadherine ontdekt in cellen van muisweefsels. Wetenschappers noemden dit molecuul uvomoruline.

In de jaren tachtig werden veel andere cadherinemoleculen ontdekt in weefsels van verschillende soorten. Deze cadherines werden aangetroffen in calciumafhankelijke celaggregatietesten. Ze behoorden allemaal tot dezelfde groep moleculen die klassieke cadherines worden genoemd.

In de afgelopen jaren, en dankzij de vooruitgang in de moleculaire biologie, zijn wetenschappers erin geslaagd een ander belangrijk aantal cadherines te identificeren, waarvan sommige hun specifieke functie onbekend is, en die andere functies kunnen hebben dan celadhesie.

Structuur

Cadherines zijn glycoproteïnen, dat wil zeggen moleculen gevormd door de associatie van een eiwit en een koolhydraat. Ze bestaan ​​uit tussen de 700 (meestal 750) en 900 aminozuren en hebben verschillende functionele domeinen, waardoor ze in de eerste plaats kunnen interageren met andere cadherinemoleculen en calciumionen.

Functionele domeinen laten cadherines ook toe om te integreren in het plasmamembraan, en om te associëren met het actine-cytoskelet. Het grootste deel van de aminozuurketen bevindt zich in het extracellulaire gebied en wordt normaal gesproken gedifferentieerd in vijf domeinen, EC (EC1-EC5) genaamd.

Elk van deze domeinen heeft ongeveer 100 aminozuren, met een of twee calciumbindingsplaatsen. Het transmembraangebied bevindt zich tussen het buitenste en binnenste deel van de cel en passeert het membraan slechts één keer.

Aan de andere kant is het deel van cadherines dat in de cel wordt aangetroffen, zeer conservatief en bestaat uit 150 aminozuren. Dit domein bindt zich aan het actine-cytoskelet door middel van cytosolische eiwitten die cateninen worden genoemd.

Soorten

Er zijn meer dan 20 verschillende soorten cadherines, die op verschillende manieren zijn geclassificeerd, afhankelijk van de auteurs. Zo erkennen sommige auteurs twee groepen of subfamilies, terwijl anderen er zes erkennen. Volgens de eerste kunnen cadherines worden onderverdeeld in:

Klassieke Cadherines of Type I

Ook wel traditionele cadherines genoemd. Inbegrepen in deze groep zijn de cadherines die werden genoemd naar het weefsel waarin ze voor het eerst werden gevonden, zoals E-cadherine (epitheliaal), N-cadherine (neuraal), P-cadherine (placenta), L-cadherine ( lever) en R-cadherine (retina). Deze glycoproteïnen zijn echter in verschillende weefsels te vinden.

N-cadherine kan bijvoorbeeld niet alleen in zenuwweefsel aanwezig zijn, maar ook in weefsels van de testikels, de nieren, de lever en de hartmusculatuur.

Atypische of Type II cadherines

Ook niet-traditioneel of niet-klassiek genoemd. Ze omvatten desmogleïnen en desmocholines, die knooppunten vormen op het niveau van intercellulaire desmosomen. Er zijn ook de protocadherines, gekenmerkt door het ontbreken van verbindingen met het actine-cytoskelet.

Al deze cadherines worden door sommige auteurs gescheiden van andere niet-traditionele cadherines in drie onafhankelijke groepen. De rest van de atypische cadherines omvat T-cadherine, die transmembraan- en cytoplasmatische domeinen missen, en een variant van E-cadherine, die buiten de cel wordt gevonden en Evar-cadherine wordt genoemd.

kenmerken

Het zijn calciumafhankelijke glycoproteïnen die bijna uitsluitend in dierlijke weefsels worden aangetroffen. De meeste zijn transmembraan in één doorgang; met andere woorden, ze zijn aanwezig in het celmembraan en kruisen het slechts één keer heen en weer.

Cadherines nemen voornamelijk deel aan de vereniging tussen cellen die semilaire fenotypische kenmerken vertonen (homotypische of homofiele bindingen). De celbindingen die door deze moleculen worden gemaakt (cadherine-cadherinebindingen) zijn ongeveer 200 keer sterker dan andere eiwit-eiwitbindingen.

Bij traditionele cadherines is het cytoplasmatische domein zeer conservatief. Dit betekent dat de samenstelling vergelijkbaar is in de verschillende cadherines.

Kenmerken

De belangrijkste functie van cadherines is om in de loop van de tijd permanente celovergangen mogelijk te maken, waarvoor ze een fundamentele rol spelen in processen zoals embryonale ontwikkeling, morfogenese, differentiatie en structureel onderhoud van epitheelweefsels in de huid en darmen, evenals de axon formatie.

Deze functie wordt gedeeltelijk gereguleerd door de -COOH-terminal die aanwezig is in het intracellulaire deel of domein van het glycoproteïne. Deze terminal werkt samen met moleculen die cateninen worden genoemd, die op hun beurt een interactie aangaan met elementen van het cytoskelet van de cel.

Andere functies van cadherines zijn onder meer selectiviteit (het kiezen van welke andere cel je wilt aansluiten) en celsignalering, het vaststellen van celpolariteit en regulering van apoptose. Dit laatste is een mechanisme van celdood dat intern door hetzelfde lichaam wordt gecontroleerd om de ontwikkeling ervan te reguleren.

Cadherins en kanker

De storing van cadherines is betrokken bij de ontwikkeling van verschillende soorten kanker. Deze storing kan het gevolg zijn van wijzigingen in de expressie van cadherines en catenines, evenals de activering van signalen die verhinderen dat cellen zich aansluiten.

Door de celbinding van cadherines te mislukken, kunnen tumorcellen hun beweeglijkheid vergroten en worden vrijgegeven, en vervolgens aangrenzende weefsels binnendringen via lymfeklieren en bloedvaten.

E-Cadherina Benigma uit de borst. Deze coupe van atypische lobulaire hyperplasie. Genomen en bewerkt uit: Nephron.

Wanneer deze cellen de doelorganen bereiken, vallen ze binnen en prolifereren ze, waarbij ze invasieve en metastatische kenmerken krijgen. De meeste onderzoeken die cadherines in verband hebben gebracht met kankerverwekkende groeiprocessen, waren gericht op E-cadherine.

Dit type cadherine is onder meer betrokken bij darm-, maag-, borst-, eierstok- en longkanker. Dit is echter niet het enige cadherine dat in verband wordt gebracht met kanker. Zo speelt N-cadherine een rol bij pleurale mesotheliomen en rhabdomyosarcomen.

Referenties

1. Cadherin. Op Wikipedia. Opgehaald van en.wikipedia.org
2. D. Leckband & A. Prakasam (2006). Mechanisme en dynamiek van cadherine-adhesie. Jaaroverzicht van biomedische technologie.
3. F. Nolletl, P. Kools P, & F. Van Roy (2000). Fylogenetische analyse van de cadherinesuperfamilie maakt identificatie mogelijk van zes grote onderfamilies naast verschillende solitaire leden. Journal of Molecular Biology.
4. J. Günther & E. Pedernera-Astegiano (2011). E-cadherine: een sleutelelement in neoplastische transformatie. Journal of Evidence and Clinical Research.
5. L. Petruzzelli, M. Takami & D. Humes (1999). Structuur en functie van celadhesiemoleculen. American Journal of Medicine.
6. U. Cavallaro en G. Christofori (2004). Celadhesie en signalering door cadherines en Ig-CAM's bij kanker. Nature beoordelingen Cancer.