קתרינות: מבנה, מאפיינים ותפקודים - ביולוגיה - 2025

Cadherins הוא transmembrane גליקופרוטאינים סידן תלוי ואחראי על שמירת הקשר בין התאים לשמור על שלמות רקמות חיות. ישנם יותר מ 20 סוגים שונים של קדרינים, כולם עם כ- 750 חומצות אמינו, והן ספציפיות לסוגים שונים של תאים.

קשרי התאים שהושגו על ידי קדרינים יציבים לאורך זמן. לפיכך, מולקולות אלה ממלאות תפקיד חשוב בהתפתחות צורת האורגניזם במהלך התפתחות העוברית (מורפוגנזה), כמו גם בשמירה על מבנה הרקמות הן בשלב העוברי והן בחיים הבוגרים.

ייצוג מולקולרי של חלבון 1 suh, E-cadherin (אפיתל). צולם ונערך מ: ג'ווהאר סוומינתן וצוות MSD במכון האירופי לביואינפורמטיקה.

תקלה של קדרינים קשורה להתפתחות סוגים שונים של סרטן. מחסור בהידבקות התאים דרך קדרינים הוא אחד הגורמים לתנועתיות מוגברת של תאי הגידול.

מולקולות הדבקה של התא

באורגניזמים רב-תאיים, התאים חייבים להתאגד כדי להשתתף במגוון גדול של תהליכים ביולוגיים המאפשרים שמירה על שלמותם, ובכך להבדיל את עצמם מהאורגניזמים החד-תאיים הקולוניאליים. תהליכים אלה כוללים, בין היתר, המוסטאזיס, תגובה חיסונית, מורפוגנזה, והבחנה.

מולקולות אלה שונות במבנהן, כמו גם בתפקודן, לארבע קבוצות: אינטגרנים, סלקינים, אימונוגלובולינים וקאדרינים.

הִיסטוֹרִיָה

ההיסטוריה של הקדרינים קצרה מאוד, מכיוון שהם ידועים מעט מאוד. לפיכך, הקאדרין הראשון התגלה בתאים מרקמות עכבר בשנת 1977. מדענים כינו מולקולה זו uvomorulin.

בשנות השמונים התגלו מולקולות רבות של קדרין אחרות ברקמות ממינים שונים. קדרינים אלה נמצאו במבחני צבירת תאים תלויים בסידן. כולם שייכים לאותה קבוצה של מולקולות הנקראות קדרינים קלאסיים.

בשנים האחרונות, ובזכות ההתקדמות בביולוגיה מולקולרית, הצליחו המדענים לזהות מספר חשוב נוסף של קדהרינים, שחלקם תפקידם הספציפי אינו ידוע, ויכולים להיות בעלי פונקציות אחרות מלבד הידבקות תאים.

מִבְנֶה

קתררינים הם גליקופרוטאינים, כלומר מולקולות הנוצרות על ידי שיוך של חלבון ופחמימה. הם מורכבים בין 700 (בדרך כלל 750) ו- 900 חומצות אמינו, ויש להם תחומים פונקציונליים שונים, המאפשרים להם אינטראקציה עם מולקולות קדדרין אחרות ועם יוני סידן מלכתחילה.

תחומים פונקציונליים מאפשרים גם לקדרינים להשתלב בקרום הפלזמה, כמו גם להתחבר לציטוס שלד האקטין. רוב שרשרת חומצות האמינו ממוקמת באזור החוץ תאי ובדרך כלל מתבדלת לחמישה תחומים, הנקראים EC (EC1-EC5).

לכל אחד מהתחומים הללו יש כמאה חומצות אמינו, עם אתר אחד או שניים קשרי סידן. אזור הטרנסממברנה ממוקם בין החלק החיצוני והפנימי של התא וחוצה את הממברנה רק פעם אחת.

מצד שני, החלק של הקדרינים שנמצאים בתוך התא הוא שמרני ביותר ומורכב מ -150 חומצות אמינו. תחום זה נקשר לאצטיט שלד האקטין באמצעות חלבונים ציטוזוליים הנקראים קטנינים.

סוגים

ישנם יותר מ 20 סוגים שונים של קדרינים, המסווגים בדרכים שונות בהתאם למחברים. כך, למשל, ישנם מחברים המכירים שתי קבוצות או תת-משפחות, ואילו אחרים מכירים שש. לטענת הראשונה, ניתן לחלק את הקדרינים ל:

קתרינות קלאסיות או סוג I

נקראים גם קדרינים מסורתיים. בקבוצה זו נכללים קדרינים ששמו על פי הרקמה בה הם נמצאו לראשונה, כמו E-cadherin (אפיתל), N-cadherin (עצבי), P-cadherin (שליה), L-cadherin ( כבד) ו- R-cadherin (רשתית). עם זאת, ניתן למצוא גליקופרוטאינים אלה ברקמות שונות.

לדוגמא, N-cadherin, בנוסף להיותו ברקמות עצביות, יכול להיות ממוקם גם ברקמות האשכים, הכליות, הכבד ושרירי הלב.

קתרינים לא טיפוסיים או סוג II

נקרא גם לא מסורתי או לא קלאסי. הם כוללים desmogleins ו desmocholins, המהווים צמתים ברמה של desmosomes בין תאיים. יש גם את הפרוטוקאדרינים, המאופיינים בחסרי קשרים לציטוס שלד האקטין.

כל הקאדרינים הללו מופרדים מאלו שאינם מסורתיים אחרים, על ידי כמה מחברים, לשלוש קבוצות עצמאיות. שאר הקדרינינים הלא טיפוסיים כוללים T-cadherin, אשר חסרים תחומים טרנסמברניים וציטופלסמה, וריאציה של E-cadherin, שנמצאת מחוץ לתא ונקראת Evar-Cadherin.

מאפיינים

הם גליקופרוטאינים תלויים בסידן הנמצאים כמעט אך ורק ברקמות של בעלי חיים. רובם טרנסממברנה חד-מעברית; במילים אחרות, הם נמצאים בקרום התא, וחוצים אותו מצד לצד רק פעם אחת.

קתררינים משתתפים בעיקר באיחוד בין תאים המציגים מאפיינים פנוטיפיים שונים (קשרים הומוטיפיים או הומופיליים). קשרי התאים הנוצרים על ידי מולקולות אלה (קשרי קדרין-קדרין) חזקים פי 200 מכפי קשרי חלבון אחרים.

בקאדרינים מסורתיים התחום הציטופלסמי שמרני ביותר. המשמעות היא שהרכבו דומה בקאדרינים השונים.

מאפיינים

תפקידם העיקרי של קדרינים הוא לאפשר צמתים קבועים של תאים לאורך זמן, וזו הסיבה שהם ממלאים תפקיד מהותי בתהליכים כמו התפתחות עוברית, מורפוגנזה, בידול ותחזוקה מבנית של רקמות האפיתל בעור ובמעי, כמו גם היווצרות אקסון.

פונקציה זו מווסתת בחלקה על ידי מסוף ה- COOH המצוי בחלק התוך-תאי או בתחום הגליקופרוטאין. טרמינל זה מתקיים באינטראקציה עם מולקולות הנקראות קטנינים, אשר בתורם מקיימים אינטראקציה עם אלמנטים בציטוס שלד התא.

פונקציות אחרות של קאדרינים כוללות סלקטיביות (בחירת תא אחר להצטרף) ואיתות תאים, הקמת קוטביות תאים, ויסות אפופטוזיס. האחרון הוא מנגנון של מוות תאים הנשלט באופן פנימי על ידי אותו אורגניזם כדי להסדיר את התפתחותו.

קדרינים וסרטן

תקלה של קדרינים מעורבת בהתפתחות של סוגים שונים של סרטן. תקלה זו עשויה לנבוע משינויים בביטוי של קדרינין וקטנינים, כמו גם מהפעלת אותות המונעים הצטרפות לתאים.

על ידי כישלון קשירת התא של קאדרינים, הדבר מאפשר לתאי הגידול להגביר את תנועתיותם ולהשתחרר, ואז לפלוש לרקמות סמוכות דרך בלוטות הלימפה וכלי הדם.

E-Cadherina Benigma מהשד. מיקרוגרף של היפרפלזיה לובולרית לא טיפוסית. צולם ונערך מתוך: נפרון.

כאשר תאים אלה מגיעים לאיברי המטרה הם פולשים ומתפשטים, מקבלים תווים פולשניים וגרורתיים. מרבית המחקרים שקשרו לקדרינים לתהליכי גידול מסרטנים התמקדו ב- E-cadherin.

סוג זה של קדרין מעורב בסרטן המעי הגס, הקיבה, השד, השחלות והריאות, בין היתר. עם זאת, זה אינו הקדרין היחיד שקשור לסרטן. N-cadherin, למשל, ממלא תפקיד במיזותליומות pleural ו rhabdomyosarcomas.

הפניות

1. קדרין. בויקיפדיה. התאושש מ- en.wikipedia.org
2. D. Leckband & A. Prakasam (2006). מנגנון ודינמיקה של הידבקות קאדרין. סקירה שנתית של הנדסה ביו-רפואית.
3. פ. נולטל, פ. קולס פ 'ופ' ואן רוי (2000). ניתוח פילוגנטי של משפחת קדרין מאפשרת זיהוי של שש תת-משפחתיות עיקריות לצד מספר חברים בודדים. כתב העת לביולוגיה מולקולרית.
4. J. Günther & E. Pedernera-Astegiano (2011). E-cadherin: מרכיב מרכזי בטרנספורמציה ניאו-פלסטית. כתב העת לראיות ומחקר קליני.
5. L. Petruzzelli, M. Takami & D. Humes (1999). מבנה ותפקוד מולקולות הדבקה בתאים. כתב העת האמריקני לרפואה.
6. U. Cavallaro & G. Christofori (2004). הידבקות תאים ואיתות על ידי קדרינים ו- Ig-CAM בסרטן. חוות דעת על טבע סרטן.