CADHERINE: STRUTTURA, CARATTERISTICHE E FUNZIONI - BIOLOGIA - 2025

Le caderine sono glicoproteine ​​transmembrana calcio dipendenti e responsabili del mantenimento della connessione tra le cellule che mantengono l'integrità dei tessuti negli animali. Esistono più di 20 diversi tipi di caderine, tutte con circa 750 aminoacidi e che sono specifiche per diversi tipi di cellule.

I legami cellulari raggiunti dalle caderine sono stabili nel tempo. Pertanto, queste molecole svolgono un ruolo importante nello sviluppo della forma dell'organismo durante lo sviluppo embrionale (morfogenesi), nonché nel mantenimento della struttura dei tessuti sia nella fase embrionale che nella vita adulta.

Rappresentazione molecolare della proteina 1suh, E-caderina (epiteliale). Tratto e modificato da: Jawahar Swaminathan e il personale MSD presso l'European Bioinformatics Institute.

Il malfunzionamento delle caderine è associato allo sviluppo di diversi tipi di cancro. La carenza di adesione cellulare attraverso le caderine è una delle cause dell'aumentata motilità delle cellule tumorali.

Molecole di adesione cellulare

Negli organismi multicellulari, le cellule devono unirsi per partecipare a una grande diversità di processi biologici che consentono di mantenere la loro integrità, differenziandosi così dagli organismi unicellulari coloniali. Questi processi includono, tra gli altri, emostasi, risposta immunitaria, morfogenesi e differenziazione.

Queste molecole differiscono nella loro struttura, così come nella loro funzione, in quattro gruppi: integrine, selectine, immunoglobuline e caderine.

Storia

La storia delle caderine è molto breve, poiché sono conosciute da pochissimo. Pertanto, la prima caderina è stata scoperta in cellule di tessuti di topo nel 1977. Gli scienziati hanno chiamato questa molecola uvomorulina.

Negli anni '80, molte altre molecole di caderina furono scoperte in tessuti di varie specie. Queste caderine sono state trovate in saggi di aggregazione cellulare calcio-dipendente. Tutti appartenevano allo stesso gruppo di molecole chiamate caderine classiche.

Negli ultimi anni, e grazie ai progressi della biologia molecolare, gli scienziati sono riusciti a identificare un altro numero importante di caderine, alcune delle quali la loro funzione specifica è sconosciuta e che potrebbero avere funzioni diverse dall'adesione cellulare.

Struttura

Le caderine sono glicoproteine, cioè molecole formate dall'associazione di una proteina e di un carboidrato. Sono costituiti da 700 (solitamente 750) e 900 amminoacidi e hanno diversi domini funzionali, che gli consentono di interagire con altre molecole di caderina e ioni di calcio in primo luogo.

I domini funzionali consentono inoltre alle caderine di integrarsi nella membrana plasmatica e di associarsi al citoscheletro di actina. La maggior parte della catena degli amminoacidi si trova nella regione extracellulare ed è normalmente differenziata in cinque domini, chiamati EC (EC1-EC5).

Ciascuno di questi domini ha circa 100 amminoacidi, con uno o due siti di legame del calcio. La regione transmembrana si trova tra la parte esterna e quella interna della cellula e attraversa la membrana solo una volta.

D'altra parte, la porzione di caderina che si trova all'interno della cellula è altamente conservativa e consiste di 150 aminoacidi. Questo dominio si lega al citoscheletro di actina mediante proteine ​​citosoliche chiamate catenine.

tipi

Esistono più di 20 diversi tipi di caderine, classificati in modi diversi a seconda degli autori. Così, ad esempio, alcuni autori riconoscono due gruppi o sottofamiglie, mentre altri ne riconoscono sei. Secondo il primo, le caderine possono essere suddivise in:

Cadherines classiche o Type I

Chiamate anche caderine tradizionali. In questo gruppo sono incluse le caderine che sono state denominate in base al tessuto in cui sono state trovate per la prima volta, come E-caderina (epiteliale), N-caderina (neurale), P-caderina (placentare), L-caderina ( fegato) e R-caderina (retina). Tuttavia, queste glicoproteine ​​possono essere trovate in diversi tessuti.

Ad esempio, la N-caderina, oltre ad essere presente nel tessuto neurale, può essere localizzata anche nei tessuti dei testicoli, dei reni, del fegato e della muscolatura cardiaca.

Caderine atipiche o di tipo II

Chiamato anche non tradizionale o non classico. Includono desmogleins e desmocolins, che formano giunzioni a livello dei desmosomi intercellulari. Sono presenti anche le protocaderine, caratterizzate dalla mancanza di connessioni con il citoscheletro di actina.

Tutte queste caderine sono separate da altre non tradizionali, da alcuni autori, in tre gruppi indipendenti. Il resto delle caderine atipiche includono la T-caderina, che manca di domini transmembrana e citoplasmatici, e una variante della E-caderina, che si trova all'esterno della cellula ed è chiamata Evar-caderina.

caratteristiche

Sono glicoproteine ​​calcio-dipendenti che si trovano quasi esclusivamente nei tessuti animali. La maggior parte di loro sono transmembrana a passaggio singolo; in altre parole, sono presenti nella membrana cellulare, attraversandola da un lato all'altro solo una volta.

Le caderine partecipano principalmente all'unione tra cellule che presentano caratteristiche fenotipiche semilari (legami omotipici o omofili). I legami cellulari creati da queste molecole (legami caderina-caderina) sono circa 200 volte più forti di altri legami proteina-proteina.

Nelle caderine tradizionali il dominio citoplasmatico è altamente conservativo. Ciò significa che la sua composizione è simile nelle diverse caderine.

Caratteristiche

La funzione principale delle caderine è quella di consentire giunzioni cellulari permanenti nel tempo, motivo per cui svolgono un ruolo fondamentale in processi come lo sviluppo embrionale, la morfogenesi, la differenziazione e il mantenimento strutturale dei tessuti epiteliali della pelle e dell'intestino, nonché il formazione di assoni.

Questa funzione è regolata in parte dal terminale -COOH presente nella porzione o dominio intracellulare della glicoproteina. Questo terminale interagisce con molecole chiamate catenine, che a loro volta interagiscono con gli elementi del citoscheletro della cellula.

Altre funzioni delle caderine includono la selettività (scelta di quale altra cellula unire) e la segnalazione cellulare, la determinazione della polarità cellulare e la regolazione dell'apoptosi. Quest'ultimo è un meccanismo di morte cellulare controllato internamente dallo stesso organismo per regolarne lo sviluppo.

Caderine e cancro

Il malfunzionamento delle caderine è implicato nello sviluppo di vari tipi di cancro. Questo malfunzionamento può essere dovuto a modifiche nell'espressione di caderine e catenine, nonché all'attivazione di segnali che impediscono alle cellule di unirsi.

Fallendo il legame cellulare delle caderine, ciò consente alle cellule tumorali di aumentare la loro motilità e di essere rilasciate, quindi invadere i tessuti adiacenti attraverso i linfonodi e i vasi sanguigni.

E-Cadherina Benigma da petto. Micrografia dell'iperplasia lobulare atipica. Tratto e modificato da: Nephron.

Quando queste cellule raggiungono gli organi bersaglio, invadono e proliferano, ottenendo caratteri invasivi e metastatici. La maggior parte degli studi che hanno correlato le caderine ai processi di crescita cancerogeni si sono concentrati sull'E-caderina.

Questo tipo di caderina è coinvolta nel cancro del colon, dello stomaco, della mammella, delle ovaie e dei polmoni, tra gli altri. Questa, tuttavia, non è l'unica caderina collegata al cancro. La N-caderina, ad esempio, svolge un ruolo nei mesoteliomi pleurici e nei rabdomiosarcomi.

Riferimenti

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