Adheziny

Celistvost mnohobuněčných organizmů umožňují mezibuněčné kontakty, které vlastně drží buňky pohromadě. Důležité jsou zejména adhezivní kontakty typu zonula adherens a macula adherens (desmozomy). Vnitřní uspořádání těchto spojů je dobře známo z transmisní elektronové mikroskopie. V poslední době byly definovány jednotlivé proteiny, které se účastní formování mezibuněčných spojů. Hlavními bílkovinami zodpovědnými za mezibuněčnou přilnavost (adhezi) jsou cadheriny. Lawrence Shapiro z Kolumbovy univerzity v New Yorku jako první sestavil trojrozměrný model N-cadherinu NCD1, z nějž lze odvodit principy molekulární stavby mezibuněčných kontaktů.

N-cadherin (neurální) je transmembránový glykoprotein, který přispívá k přilnavosti buněk v neurální trubici. Cytoplazmatická oblast (doména) N-cadherinu se napojuje na vlákna (filamenta) cytoskeletu, zatímco mimobuněčná oblast zprostředkovává mezibuněčný kontakt. Postranní úsek koncové části mimobuněčného úseku, která vyčnívá z buněčného povrchu, tvoří dimer s odpovídajícím koncovým úsekem shodného mimobuněčného segmentu (protomeru) protilehlé buňky.

Toto spojení funguje podobně jako zip. Buněčný povrch, z nějž vyčnívají protomery, lze přirovnat k jedné řadě zubů v zipu. Když dvě sousední buňky k sobě přilnou, koncové části protilehlých protomerů se spojí podobně jako zuby v zipu. Každý protomer utvoří s odpovídajícím protějškem dimer (sloučeninu ze dvou molekul téže látky) a zároveň se sousední dimery navzájem spojí v postranních úsecích koncové oblasti obou protomerů. Takto jsou jednotlivé dimery seskupeny do lineární multimerické superstruktury, která zajišťuje silnou přilnavost mezi buňkami, ačkoli vlastní vazebné síly poutající samostatné protomery jsou nepatrné. Vazba Ca²⁺ způsobuje optimální změnu prostorového uspořádání uvnitř proteinů a stabilizuje dimerizaci mimobuněčných oblastí natolik, že zvyšuje jejich odolnost proti destruktivnímu účinku proteáz.

Shapirův model vazeb mezi cadheriny ozřejmuje i ultrastrukturu přilnavých kontaktů. V desmozomech (spojkách epitelových buněk), kde je koncentrace cadherinů vyšší, je pod elektronovým mikroskopem v mezibuněčné štěrbině buněčného kontaktu vidět centrální denzní ploténku. Ta odpovídá maximálnímu nakupení proteinů ve středu mezibuněčného prostoru v oblasti vzájemného dotyku koncových úseků zúčastněných protomerů. Vzdálenost mezi sousedními buněčnými membránami v tomto modelu je 290 angströmů. Odlišná sekvence aminokyselin extracelulárních domén cadherinů vysvětluje, proč buňky mnohobuněčných organizmů adherují pouze k buňkám stejného původu. Tato vlastnost je nutná pro udržení integrity všech tkání. (Nature 374, 327- 337, 1995)