Co jsou kadheriny?

Kadheriny jsou skupinou proteinů, které pomáhají buňkám držet pohromadě. Jsou hlavními složkami určitých typů spojů mezi buňkami. Tato spojení pomáhají určit, jak bude buňka začleněna do struktury, například do vrstvy kůže nebo orgánu. V rámci spojů se molekuly kadherinů na povrchu buněk zaháknou za sebe jako malý suchý zip.

Spojení mezi buňkami zprostředkované kadheriny hraje důležitou roli při diferenciaci tkání, kdy drží tkáně pohromadě při jejich formování během embryonálního vývoje. Ztráta funkce kadherinů je také spojována s rakovinou a někteří vědci zkoumají kadheriny jako cíle pro léčiva.

Struktura kadherinů

Kadheriny jsou pojmenovány podle adheze závislé na vápníku. Vnější doména molekuly kadherinu – část, která je na vnější straně buňky – je tvořena mnoha opakováními stejného proteinového řetězce. Každé opakování má prostor pro vazbu vápníku. Vápník činí řetězec tuhým a pomáhá mu spojit se s řetězcem z jiné buňky.

Kromě extracelulární složky (vně buňky) mají kadheriny také část, která proniká membránou, a část, která je uvnitř buňky. Vnitřní části kadherinů tvoří komplex uvnitř buňky.

Typy kadherinů

U obratlovců existuje asi sto typů kadherinů, které se dělí do čtyř skupin.

1. Mezi klasické kadheriny patří E-kadherin, N-kadherin, P-kadherin a N-kadherin 2. Všechny mají podobnou strukturu, pět extracelulárních kadherinových repetic, transmembránovou doménu a intracelulární doménu. Adheze pomocí klasických kadherinů je zapojena do některých významných buněčných signálních drah, včetně signalizace Wnt, Hedgehog, Ras a RhoGTPázy. To znamená, že kadheriny hrají kritickou roli v mnoha biologických procesech.

1. Desmoglein a desmokolin jsou desmosomální kadheriny. Jsou důležité při vytváření typu buněčné spojky zvané desmosom.

1. Protokaderiny jsou velkou skupinou kadherinových molekul přítomných u celé řady druhů, o nichž se předpokládá, že jsou příbuzné s prapůvodním kadherinem. Jejich extracelulární domény mají více než pět opakujících se kadherinových motivů, což je odlišuje od klasických kadherinů. Intracelulární domény protokadherinů se rovněž liší od jejich klasických příbuzných. Jsou velmi variabilní, s různými funkcemi v nervovém systému, včetně diferenciace neuronů a tvorby synapsí.

1. Nekonvenční kadheriny jsou velkou skupinou kadherinů, které jinak nelze zařadit do předchozích tří skupin. Patří mezi ně VE-kadherin, R-kadherin a mnoho dalších.

Buněčné spoje závisí na kadherinech

Dva typy buněčných spojů závisí na kadherinech. Aherenové spoje mají pás kadherinových molekul, které spojují membrány epiteliálních buněk. Epitel je tenká tkáň, která tvoří vrstvy na dutých strukturách těla, jako je střevo. Desmosomy jsou rovněž závislé na kadherinech. Desmosom je struktura uvnitř membrány buňky. Využívá kadheriny, desmoglein a desmokolin, které pronikají membránou a vytvářejí vzájemně propojenou síť, která spojuje buňky dohromady.

U obratlovců jsou kadheriny zodpovědné za to, že drží pohromadě většinu epitelových listů. Patří sem výstelky tenkého střeva nebo ledvinových kanálků. Monoklonální protilátky byly použity k odstranění kadherinů v kultivovaných epiteliálních buňkách a tyto buňky se rozpadly. Stejně tak odstranění vápníku z média zabrání správnému vytvoření buněčných spojů.

Úloha kadherinů v rakovině

E-kadherin, člen rodiny kadherinů, má velmi důležitou roli v organizaci epitelu. Většina nádorových onemocnění vzniká z epitelové tkáně a u těchto nádorů dochází ke ztrátě buněčné adheze zprostředkované E-kadherinem v době, kdy nádor postupuje směrem k malignitě. Některé studie se zaměřují na obnovení funkce E-kadherinu v epitelu jako mechanismu pro léčbu rakoviny.

Buněčná organizace

Kadheriny jsou důležité i v dalších aspektech buněčné organizace, jako je tvorba hranic, koordinovaný pohyb buněk a udržování strukturální a funkční polarity buněk a tkání. Kromě úlohy E-kadherinu při tvorbě epitelu je N-kadherin důležitý v nervové tkáni a svalu, R-kadherin se uplatňuje v mozkové a kostní tkáni, P-kadherin je přítomen v kůži a VE-kadherin je významný také v epitelu.

Další čtení

• Všechen obsah o kadherinech
• Typy kadherinů a jejich role v adhezi mezi buňkami

Citace

Podrobněji se věnuje literatuře.