Jump to content

Кагерин

(Перенаправлено с Cadherins )

Основные взаимодействия структурных белков в адгезионных соединениях на основе кадгерина. Актиновые нити связаны с α-актинином и с мембраной через винкулин. Головной домен винкулина связан с E-кадгерином через α-, β- и γ-катенины. Хвостовой домен винкулина связывается с мембранными липидами и актиновыми нитями.

Кадгерины (названные в честь «кальций-зависимой адгезии») представляют собой молекулы клеточной адгезии, важные для формирования адгезионных соединений , которые позволяют клеткам прилипать друг к другу. [1] Кадгерины представляют собой класс трансмембранных белков типа 1 , и они зависят от кальция (Ca 2+ ) ионы функционируют, отсюда и их название. Адгезия между клетками опосредуется внеклеточными доменами кадгерина, тогда как внутриклеточный цитоплазматический хвост ассоциируется с многочисленными адаптерами и сигнальными белками, которые вместе называются кадгериновой адгезимой .

Семейство кадгеринов играет важную роль в поддержании межклеточного контакта и регуляции цитоскелетных комплексов. В суперсемейство кадгеринов входят кадгерины, протокадгерины , десмоглеины , десмоколлины и другие. [2] [3] По структуре они имеют общие кадгериновые повторы , которые представляют собой внеклеточный Ca. 2+ - привязка доменов . Существует несколько классов молекул кадгерина, каждый из которых обозначен префиксом ткани, с которой он связывается. Классические кадгерины поддерживают тонус тканей, образуя гомодимер в цис, тогда как десмосомальные кадгерины являются гетеродимерами. [4] Внутриклеточная часть классических кадгеринов взаимодействует с комплексом белков, обеспечивающих соединение с актиновым цитоскелетом. Хотя классические кадгерины играют роль в формировании клеточного слоя и формировании структуры, десмосомальные кадгерины сосредоточены на сопротивлении повреждению клеток. Десмосомальные кадгерины поддерживают функцию десмосом, заключающуюся в преодолении механического напряжения тканей. Подобно классическим кадгеринам, десмосомальные кадгерины имеют один трансмембранный домен, пять повторов EC и внутриклеточный домен. Существует два типа десмосомальных кадгеринов: десмоглеины и десмоколлины. Они содержат внутриклеточный якорь и кадгериноподобную последовательность (ICS). Адаптерными белками, которые связываются с десмосомальными кадгеринами, являются плакоглобин (родственный -катенин), плакофилины (подсемейство катенинов p120) и десмоплакины. Основная функция десмоплакинов — связываться с промежуточными филаментами путем взаимодействия с плакоглобином, который прикрепляется к ICS десмоглеинов, десмоколлинов и плакофилинов. [4] Атипичные кадгерины, такие как CELSR1 , сохраняют внеклеточные повторы и связывающую активность др. кадгеринов, но в остальном могут значительно отличаться по структуре и обычно участвуют в передаче сигналов развития, а не в адгезии. [5]

Клетки, содержащие определенный подтип кадгерина, имеют тенденцию группироваться вместе, исключая другие типы, как в клеточной культуре, так и во время развития . [6] Например, клетки, содержащие N-кадгерин, имеют тенденцию группироваться с другими клетками, экспрессирующими N-кадгерин. Однако скорость смешивания в экспериментах с культурами клеток может влиять на степень гомотипической специфичности. [7] Кроме того, несколько групп наблюдали гетеротипическую аффинность связывания (т.е. связывание разных типов кадгерина вместе) в различных анализах. [8] [9] Одна из современных моделей предполагает, что клетки различают подтипы кадгерина на основе кинетической специфичности, а не термодинамической специфичности, поскольку разные типы гомотипических связей кадгерина имеют разное время жизни. [10]

Структура

[ редактировать ]
Доменная организация разных типов кадгеринов

Кадгерины синтезируются в виде полипептидов и претерпевают множество посттрансляционных модификаций, превращаясь в белки, которые опосредуют межклеточную адгезию и узнавание. [11] Эти полипептиды имеют длину примерно 720–750 аминокислот. Каждый кадгерин имеет небольшой С-концевой цитоплазматический компонент, трансмембранный компонент, а остальная часть белка находится внеклеточно (вне клетки). Трансмембранный компонент состоит из одноцепочечных гликопротеиновых повторов. [12] Потому что кадгерины — это Ca 2+ В зависимости от этого они имеют пять тандемных повторов внеклеточного домена, которые действуют как сайт связывания для Ca. 2+ ионы. [13]  Их внеклеточный домен взаимодействует с двумя отдельными конформациями транс -димеров: димерами замены цепей (S-димерами) и X-димерами. [13] На сегодняшний день идентифицировано и секвенировано более 100 типов кадгеринов у человека. [14]

Функциональность кадгеринов основана на образовании двух идентичных субъединиц, известных как гомодимеры. [12] Гомодимерные кадгерины создают межклеточную адгезию с кадгеринами, присутствующими в мембранах других клеток, путем изменения конформации от цис -димеров к транс -димерам. [12] Как только формируется межклеточная адгезия между кадгеринами, присутствующими в клеточных мембранах двух разных клеток, могут образовываться слипчивые соединения, когда белковые комплексы, обычно состоящие из α-, β- и γ-катенинов , связываются с цитоплазматической частью кадгерин. [12] Регуляторные белки включают катенин р-120, -катенин, -катенин и винкулин . Связывание катенина р-120 и -катенин к гомодимеру увеличивает стабильность классического кадгерина. -катенин участвует в комплексе p120-катенин, где винкулин участвует в непрямой ассоциации с актиновым цитоскелетом. [4] Однако комплекс кадгерин-катенин также может связываться непосредственно с актином без помощи винкулина. Более того, сила адгезии кадгерина может увеличиваться за счет дефосфорилирования катенина р120 и связывания -катенин и винкулин.

Разработка

[ редактировать ]

Кадгерины действуют как рецепторы и лиганды для других молекул. Во время развития их поведение помогает правильно позиционировать клетки: они отвечают за разделение различных слоев ткани и за миграцию клеток. [15] На самых ранних стадиях развития Е-кадгерины наиболее сильно выражены (эпителиальный кадгерин). Многие кадгерины предназначены для выполнения определенных функций в клетке и дифференциально экспрессируются в развивающемся эмбрионе. Например, во время нейруляции , когда у эмбриона формируется нервная пластинка , в тканях, расположенных вблизи краниальных нервных складок, снижается экспрессия N-кадгерина. [16] И наоборот, экспрессия N-кадгеринов остается неизменной в других областях нервной трубки, расположенных на передне-задней оси позвоночных. [16] N-кадгерины выполняют различные функции, обеспечивающие поддержание клеточной структуры, межклеточную адгезию, внутренние адгезии. Они принимают активное участие в поддержании способности структурированного сердца перекачивать и выделять кровь. Благодаря вкладу N-кадгеринов, прочно связывающихся между кардиомиоцитами , сердце может преодолеть перелом, деформацию и усталость, которые могут возникнуть в результате артериального давления. [17] N-кадгерин принимает участие в развитии сердца в период эмбриогенеза , особенно в выделении прекардиальной мезодермы. N-кадгерины интенсивно экспрессируются в прекардиальной мезодерме, но они не играют роли в сердечной линии. Эмбрион с мутацией N-кадгерина все еще образует примитивную сердечную трубку; однако мыши с дефицитом N-кадгерина будут испытывать трудности с поддержанием развития кардиомиоцитов. [17] Миоциты этих мышей в конечном итоге станут диссоциированными миоцитами, окружающими слой эндокардиальных клеток, когда они не смогут сохранить клеточную адгезию из-за того, что сердце начнет качать кровь. В результате выносящий тракт сердца блокируется, вызывая отек сердца. Экспрессия различных типов кадгеринов в клетках варьируется в зависимости от конкретной дифференцировки и спецификации организма во время развития. Кадгерины играют жизненно важную роль в миграции клеток через эпителиально-мезенхимальный переход , который требует, чтобы кадгерины образовывали адгезионные соединения с соседними клетками. В клетках нервного гребня, которые являются временными клетками, которые возникают в развивающемся организме во время гаструляции и участвуют в формировании паттерна плана тела позвоночных, кадгерины необходимы для обеспечения миграции клеток с образованием тканей или органов. [16] Кроме того, было показано, что кадгерины, которые ответственны за событие эпителиально-мезенхимального перехода на раннем этапе развития, играют решающую роль в перепрограммировании определенных взрослых клеток в плюрипотентное состояние, образуя индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). [1]

После развития кадгерины играют роль в поддержании структуры клеток и тканей, а также в клеточном движении. [14] Регуляция экспрессии кадгерина может происходить посредством метилирования промотора среди других эпигенетических механизмов. [18]

Метастазирование опухоли

[ редактировать ]

Комплекс Е-кадгерин-катенин играет ключевую роль в клеточной адгезии; потеря этой функции была связана с повышенной инвазивностью и метастазированием опухолей. [19] Подавление экспрессии Е-кадгерина рассматривается как одно из основных молекулярных событий, ответственных за дисфункцию межклеточной адгезии, что может привести к локальной инвазии и, в конечном итоге, развитию опухоли. Поскольку Е-кадгерины играют важную роль в подавлении опухоли, их также называют «супрессорами инвазии». [20]

Кроме того, сверхэкспрессия кадгеринов 5, 6 и 17 типов отдельно или в комбинации может привести к метастазированию рака, и текущие исследования направлены на блокирование их способности функционировать в качестве лигандов для интегральных мембранных белков. [21]

Корреляция с раком

[ редактировать ]

Было обнаружено, что кадгерины и другие дополнительные факторы коррелируют с образованием и ростом некоторых видов рака, а также с тем, как опухоль продолжает расти. Е-кадгерины, известные как эпителиальные кадгерины, находятся на поверхности одной клетки и могут связываться с кадгеринами того же типа на другой, образуя мосты. [22] Потеря молекул клеточной адгезии, E-кадгеринов, причинно участвует в формировании эпителиальных типов рака, таких как карциномы. Изменения в любых типах экспрессии кадгерина могут не только контролировать адгезию опухолевых клеток, но также могут влиять на трансдукцию сигнала, приводящую к бесконтрольному росту раковых клеток. [23]

При раке эпителиальных клеток нарушение межклеточной адгезии может привести к развитию вторичных злокачественных новообразований; они удалены от первичного очага рака и могут быть результатом нарушений экспрессии Е-кадгеринов или связанных с ними катенинов . САМ, такие как гликопротеины кадгерина, которые обычно действуют как клей и удерживают клетки вместе, действуют как важные медиаторы межклеточных взаимодействий. Е-кадгерины на поверхности всех эпителиальных клеток связаны с актиновым цитоскелетом посредством взаимодействия с катенинами в цитоплазме. Таким образом, закрепившись на цитоскелете, Е-кадгерины на поверхности одной клетки могут связываться с кадгеринами другой, образуя мосты. При раке эпителиальных клеток нарушение межклеточной адгезии, которое может привести к метастазам, может быть результатом аномалий экспрессии Е-кадгерина или связанных с ним катенинов . [22]

Корреляция с эндометрием и эмбриогенезом

[ редактировать ]

Это семейство гликопротеинов отвечает за кальций-зависимый механизм внутриклеточной адгезии. Е-кадгерины играют решающую роль в эмбриогенезе во время нескольких процессов, включая гаструляцию, нейруляцию и органогенез. Кроме того, подавление E-кадгеринов ухудшает внутриклеточную адгезию. Уровни этих молекул увеличиваются во время лютеиновой фазы, а их экспрессия регулируется прогестероном и кальцитонином эндометрия. [24]

Домен Кагерин (повторяем)
Ленточное изображение повторяющейся единицы во внеклеточном эктодомене E-кадгерина мыши ( PDB : 3Q2V ) [25]
Идентификаторы
Символ Кагерин
Пфам PF00028
ИнтерПро ИПР002126
УМНЫЙ ЧТО
PROSITE PDOC00205
СКОП2 1nci / SCOPe / СУПФАМ
Мембраном 114
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary
см. в Pfam CL0159 . Информацию о других семействах Cadherin

Сообщается, что у позвоночных обнаружено более 100 различных типов кадгеринов, которые можно разделить на четыре группы: классические, десмосомальные, протокадгерины и нетрадиционные. [26] [27] Такое большое разнообразие достигается за счет сочетания нескольких генов, кодирующих кадгерин, с альтернативными механизмами сплайсинга РНК. Беспозвоночные содержат менее 20 типов кадгеринов. [27]

Классический

[ редактировать ]

Различные члены семейства кадгеринов встречаются в разных местах.

  • CDH1 – E-кадгерин (эпителиальный): E-кадгерины обнаруживаются в эпителиальной ткани; не путать с белком-активатором APC/C CDH1 . Е-кадгерины играют жизненно важную роль в формировании рака, поскольку дерегуляция функций Е-кадгерина является решающим шагом в формировании опухолей молочной железы. [28]
  • CDH2 - N-кадгерин (нейронный): N-кадгерины обнаружены в нейронах.
  • CDH12 – кадгерин 12 типа 2 (N-кадгерин 2)
  • CDH3 – P-кадгерин (плацентарный): P-кадгерины обнаруживаются в плаценте.

Десмосомальный

[ редактировать ]

Протокадгерины

[ редактировать ]

Протокадгерины являются крупнейшей подгруппой млекопитающих суперсемейства кадгеринов гомофильных белков клеточной адгезии.

Нетрадиционный/несгруппированный

[ редактировать ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б Алиимперти С., Андреадис С.Т. (май 2015 г.). «CDH2 и CDH11 действуют как регуляторы принятия решений о судьбе стволовых клеток» . Исследования стволовых клеток . 14 (3): 270–82. дои : 10.1016/j.scr.2015.02.002 . ПМЦ   4439315 . ПМИД   25771201 .
  2. ^ Хульпио П., ван Рой Ф. (февраль 2009 г.). «Молекулярная эволюция суперсемейства кадгеринов». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 41 (2): 349–69. doi : 10.1016/j.biocel.2008.09.027 . ПМИД   18848899 .
  3. ^ Angst BD, Marcozzi C, Magee AI (февраль 2001 г.). «Суперсемейство кадгеринов: разнообразие форм и функций». Журнал клеточной науки . 114 (Часть 4): 629–41. дои : 10.1242/jcs.114.4.629 . ПМИД   11171368 .
  4. ^ Jump up to: а б с Священник А.В., Койрала Р., Сивасанкар С. (декабрь 2019 г.). «Одномолекулярные исследования классической и десмосомальной адгезии кадгерина» . Текущее мнение в области биомедицинской инженерии . 12 : 43–50. дои : 10.1016/j.cobme.2019.08.006 . ПМК   6859941 . ПМИД   31742239 .
  5. ^ Батлер М.Т., Уоллингфорд Дж.Б. (июнь 2017 г.). «Плоская полярность клеток в развитии и заболеваниях» . Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 18 (6): 375–388. дои : 10.1038/номер.2017.11 . ПМК   5826606 . ПМИД   28293032 .
  6. ^ Белло С.М., Милло Х., Раджебхосале М., Прайс С.Р. (январь 2012 г.). «Катенин-зависимая функция кадгерина приводит к раздельной сегрегации спинальных мотонейронов» . Журнал неврологии . 32 (2): 490–505. doi : 10.1523/jneurosci.4382-11.2012 . ПМК   3292792 . ПМИД   22238085 .
  7. ^ Дюге Д., Фоти Р.А., Стейнберг М.С. (январь 2003 г.). «Кадгерин-опосредованная адгезия клеток и сегрегация тканей: качественные и количественные детерминанты» . Биология развития . 253 (2): 309–23. дои : 10.1016/S0012-1606(02)00016-7 . ПМИД   12645933 .
  8. ^ Ниссен К.М., Гумбинер Б.М. (январь 2002 г.). «Кадгерин-опосредованная сортировка клеток, не определяемая специфичностью связывания или адгезии» . Журнал клеточной биологии . 156 (2): 389–399. дои : 10.1083/jcb.200108040 . ПМК   2199232 . ПМИД   11790800 .
  9. ^ Волк Т., Коэн О., Гейгер Б. (сентябрь 1987 г.). «Формирование гетеротипических соединений адгезионного типа между клетками печени, содержащими L-CAM, и клетками хрусталика, содержащими A-CAM». Клетка . 50 (6): 987–94. дои : 10.1016/0092-8674(87)90525-3 . ПМИД   3621349 . S2CID   21428349 .
  10. ^ Байас М.В., Люнг А., Эванс Э., Лекбанд Д. (февраль 2006 г.). «Измерения на протяжении всей жизни показывают кинетические различия между гомофильными кадгериновыми связями» . Биофизический журнал . 90 (4): 1385–95. Бибкод : 2006BpJ....90.1385B . дои : 10.1529/biophysj.105.069583 . ПМЦ   1367289 . ПМИД   16326909 .
  11. ^ Харрис Т.Дж., Тепасс Ю (июль 2010 г.). «Адгерентные соединения: от молекул к морфогенезу». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 11 (7): 502–14. дои : 10.1038/nrm2927 . ПМИД   20571587 . S2CID   13638902 .
  12. ^ Jump up to: а б с д Мари П.Дж., Хаи Э., Модровски Д., Револло Л., Мбалавиеле Дж., Чивителли Р. (январь 2014 г.). «Кадгерин-опосредованная межклеточная адгезия и передача сигналов в скелете» . Кальцифицированная ткань International . 94 (1): 46–54. дои : 10.1007/s00223-013-9733-7 . ПМЦ   4272239 . ПМИД   23657489 .
  13. ^ Jump up to: а б Священник А.В., Шафраз О., Сивасанкар С. (сентябрь 2017 г.). «Биофизические основы межклеточной адгезии, опосредованной кадгерином» . Экспериментальные исследования клеток . 358 (1): 10–13. дои : 10.1016/j.yexcr.2017.03.015 . ПМИД   28300566 .
  14. ^ Jump up to: а б Тепасс У., Труонг К., Годт Д., Икура М., Пайфер М. (ноябрь 2000 г.). «Кадгерины в эмбриональном и нервном морфогенезе». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 1 (2): 91–100. дои : 10.1038/35040042 . ПМИД   11253370 . S2CID   1632053 .
  15. ^ Гумбинер Б.М. (август 2005 г.). «Регуляция кадгерин-опосредованной адгезии в морфогенезе». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 6 (8): 622–34. дои : 10.1038/nrm1699 . ПМИД   16025097 . S2CID   25094246 .
  16. ^ Jump up to: а б с Танейхилл, Лос-Анджелес, Шиффмахер, А.Т. (июнь 2017 г.). «Должен ли я остаться или мне уйти? Функция и регуляция кадгерина в нервном гребне» . Бытие . 55 (6): e23028. дои : 10.1002/dvg.23028 . ПМЦ   5468476 . ПМИД   28253541 .
  17. ^ Jump up to: а б Рой Ф (2013). Молекулярная биология кадгеринов . Эльзевир. стр. 264–274. ISBN  978-0-12-394311-8 .
  18. ^ Рейнхольд В.К., Реймерс М.А., Маунакеа А.К., Ким С., Лабабиди С., Шерф У. и др. (февраль 2007 г.). «Подробные профили метилирования ДНК промотора E-кадгерина в раковых клетках NCI-60» . Молекулярная терапия рака . 6 (2): 391–403. дои : 10.1158/1535-7163.MCT-06-0609 . ПМИД   17272646 .
  19. ^ Бивон И.Р. (август 2000 г.). «Комплекс Е-кадгерин-катенин при метастазах опухоли: структура, функции и регуляция». Европейский журнал рака . 36 (13 № спецификации): 1607–20. дои : 10.1016/S0959-8049(00)00158-1 . ПМИД   10959047 .
  20. ^ Нивес Печина-Шлаус (2003). «Ген-супрессор опухоли Е-кадгерин и его роль в нормальных и злокачественных клетках» . Раковая клетка Int . 3 (17): 17. дои : 10.1186/1475-2867-3-17 . ПМК   270068 . ПМИД   14613514 .
  21. ^ Казаль Дж.И., Бартоломе Р.А. (9 июля 2019 г.). «Помимо N-кадгерина, значение кадгеринов 5, 6 и 17 в прогрессировании рака и метастазировании» . Международный журнал молекулярных наук . 20 (13): 3373. doi : 10.3390/ijms20133373 . ISSN   1422-0067 .
  22. ^ Jump up to: а б Моралес КП, Соуза РФ, Шпехлер С.Дж. (ноябрь 2002 г.). «Признаки прогрессирования рака пищевода Барретта». Ланцет . 360 (9345): 1587–9. дои : 10.1016/S0140-6736(02)11569-8 . ПМИД   12443613 . S2CID   22401564 .
  23. ^ Кавалларо У., Шаффхаузер Б., Христофори Г. (февраль 2002 г.). «Кадгерины и прогрессирование опухоли: все ли в порядке?». Письма о раке . 176 (2): 123–8. дои : 10.1016/S0304-3835(01)00759-5 . ПМИД   11804738 .
  24. ^ Григорян И.Ю., Линькова Н.С., Полякова В.О., Пальцева Е.М., Козлов К.Л. (январь 2016). «Сигнальные молекулы эндометрия: геронтологические и общепатологические аспекты». Достижения геронтологии . 6 (1): 36–43. дои : 10.1134/S2079057016010045 . S2CID   87472683 .
  25. ^ Харрисон О.Дж., Джин Х., Хонг С., Бахна Ф., Альсен Г., Браш Дж. и др. (февраль 2011 г.). «Внеклеточная архитектура слипчивых соединений, выявленная кристаллическими структурами кадгеринов I типа» . Структура . 19 (2): 244–56. дои : 10.1016/j.str.2010.11.016 . ПМК   3070544 . ПМИД   21300292 .
  26. ^ Офферманнс С., Розенталь В. (2008). Энциклопедия молекулярной фармакологии . Спрингер. стр. 306–. ISBN  978-3-540-38916-3 . Проверено 14 декабря 2010 г.
  27. ^ Jump up to: а б Лодиш Х., Берк А., Кайзер С., Кригер М., Бретшер А., Плох Х. и др. (2013). Молекулярно-клеточная биология (Седьмое изд.). Нью-Йорк: Worth Publ. п. 934. ИСБН  978-1-4292-3413-9 .
  28. ^ Корсо Дж., Фигейредо Дж., Де Анжелис С.П., Корсо Ф., Жирарди А., Перейра Дж. и др. (июнь 2020 г.). «Дерегуляция электронного кадгерина при раке молочной железы» . Журнал клеточной и молекулярной медицины . 24 (11): 5930–5936. дои : 10.1111/jcmm.15140 . ПМЦ   7294130 . ПМИД   32301282 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 52b4686222af3b5c6c683f154ebf93a0__1715599020
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/52/a0/52b4686222af3b5c6c683f154ebf93a0.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Cadherin - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)