Was sind Cadherine?

Cadherine sind eine Gruppe von Proteinen, die das Zusammenkleben von Zellen unterstützen. Sie sind die Hauptbestandteile bestimmter Arten von Verbindungsstellen zwischen Zellen. Diese Verbindungen tragen dazu bei, wie eine Zelle in eine Struktur, wie eine Hautschicht oder ein Organ, integriert wird. Innerhalb der Verbindungsstellen haken sich Cadherinmoleküle auf den Zelloberflächen aneinander, wie ein winziges Stück Klettverschluss.

Die durch Cadherine vermittelte Zell-zu-Zell-Adhäsion spielt eine wichtige Rolle bei der Gewebedifferenzierung, da sie die Gewebe zusammenhält, wenn sie sich während der Embryonalentwicklung bilden. Ein Funktionsverlust von Cadherinen wurde auch mit Krebs in Verbindung gebracht, und einige Forscher untersuchen Cadherine als Zielstrukturen für Medikamente.

Cadherinstruktur

Cadherine sind nach der calciumabhängigen Adhäsion benannt. Die äußere Domäne eines Cadherin-Moleküls – der Teil, der sich auf der Außenseite einer Zelle befindet – besteht aus vielen Wiederholungen der gleichen Proteinkette. Jede Wiederholung hat einen Platz für die Bindung von Kalzium. Kalzium macht die Kette starr und hilft ihr, sich mit einer Kette einer anderen Zelle zu verbinden.

Zusätzlich zu einer extrazellulären (außerhalb der Zelle) Komponente haben Cadherine auch einen Teil, der durch die Membran dringt, und einen Teil, der sich innerhalb der Zelle befindet. Die inneren Teile der Cadherine bilden einen Komplex innerhalb der Zelle.

Typen von Cadherinen

Es gibt etwa hundert Arten von Cadherinen in Wirbeltieren, und sie fallen in vier Gruppen.

1. Zu den klassischen Cadherinen gehören E-Cadherin, N-Cadherin, P-Cadherin und N-Cadherin 2. Sie alle haben eine ähnliche Struktur mit fünf extrazellulären Cadherin-Wiederholungen, einer Transmembrandomäne und einer intrazellulären Domäne. Die Adhäsion durch klassische Cadherine ist an einigen wichtigen zellulären Signalwegen beteiligt, darunter Wnt-, Hedgehog-, Ras- und RhoGTPase-Signale. Das bedeutet, dass Cadherine bei vielen biologischen Prozessen eine entscheidende Rolle spielen.

1. Desmoglein und Desmocollin sind desmosomale Cadherine. Sie sind wichtig für die Bildung einer Art zellulärer Verbindung, die als Desmosom bezeichnet wird.

1. Protocadherine sind eine große Gruppe von Cadherinmolekülen, die in einer Vielzahl von Arten vorkommen und von denen man annimmt, dass sie mit einem Ur-Cadherin verwandt sind. Ihre extrazellulären Domänen weisen mehr als fünf sich wiederholende Cadherin-Motive auf, was sie von den klassischen Cadherinen unterscheidet. Auch die intrazellulären Domänen der Protocadherine unterscheiden sich von ihren klassischen Verwandten. Sie sind sehr variabel und haben eine Vielzahl von Funktionen im Nervensystem, einschließlich der neuronalen Differenzierung und der Bildung von Synapsen.

1. Unkonventionelle Cadherine sind eine große Gruppe von Cadherinen, die nicht in die drei vorgenannten Gruppen eingeordnet werden können. Dazu gehören VE-Cadherin, R-Cadherin und viele andere.

Zelluläre Verbindungen sind auf Cadherine angewiesen

Zwei Arten von zellulären Verbindungen sind auf Cadherine angewiesen. Aherens Junctions haben einen Streifen von Cadherinmolekülen, die die Membranen von Epithelzellen verbinden. Das Epithel ist ein dünnes Gewebe, das Schichten auf hohlen Strukturen des Körpers, wie dem Darm, bildet. Auch Desmosomen beruhen auf Cadherinen. Ein Desmosom ist eine Struktur innerhalb der Membran einer Zelle. Es nutzt die Cadherine Desmoglein und Desmocollin, um die Membran zu durchdringen und ein ineinandergreifendes Netzwerk zu bilden, das die Zellen zusammenhält.

Bei Wirbeltieren sind Cadherine dafür verantwortlich, die meisten Epithelschichten zusammenzuhalten. Dazu gehören die Auskleidungen des Dünndarms oder der Nierentubuli. Monoklonale Antikörper wurden verwendet, um Cadherine in kultivierten Epithelzellen zu entfernen, woraufhin diese Zellen auseinanderfielen. Auch die Entfernung von Kalzium aus dem Medium verhindert, dass sich die Zellverbindungen richtig bilden.

Die Rolle der Cadherine bei Krebs

E-Cadherin, ein Mitglied der Cadherin-Familie, spielt eine sehr wichtige Rolle bei der Organisation des Epithels. Die meisten Krebsarten entstehen aus Epithelgewebe, und bei diesen Krebsarten geht die durch E-Cadherin vermittelte Zelladhäsion verloren, wenn der Tumor sich zur Bösartigkeit entwickelt. Einige Studien haben sich darauf konzentriert, die Funktion von E-Cadherin im Epithel als einen Mechanismus für die Krebstherapie wiederherzustellen.

Zellorganisation

Cadherine sind auch für andere Aspekte der Zellorganisation wichtig, wie die Bildung von Grenzen, koordinierte Zellbewegungen und die Aufrechterhaltung der strukturellen und funktionellen Zell- und Gewebepolarität. Neben der Rolle von E-Cadherin bei der Bildung von Epithelien ist N-Cadherin im Nervengewebe und in der Muskulatur wichtig, R-Cadherin wird im Gehirn und im Knochengewebe verwendet, P-Cadherin ist in der Haut vorhanden, und VE-Cadherin ist auch im Epithel von Bedeutung.

Weitere Informationen

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• Cadherin-Typen und ihre Rolle bei der Zell-Zell-Adhäsion

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