Cadherin

Cadherine (von englisch „Calcium adhering“, wie Ca-adherine) sind Kalziumionen (Ca²⁺) abhängige transmembrane Glykoproteine aus der Gruppe der Adhäsionsproteine. Sie kommen in Desmosomen und Adhering junctions vor und bewirken Zellkontakte in verschiedenen Geweben. Die Cadherine spielen eine Rolle bei der Stabilisierung von Zell-Zellkontakten, der embryonalen Morphogenese, der Erhaltung der Zellpolarität und der Signaltransduktion.

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Aufbau und Unterteilung

Aus der Superfamilie der Cadherine sind derzeit allein bei Wirbeltieren über 300 Proteine bekannt. Beim Menschen wurden bis heute mehr als 80 Cadherine identifiziert. Gemeinsam sind allen Cadherinen mehrere extrazelluläre Cadherin-Motive, welche auch als Ectodomänen (EC) bezeichnet werden. Eine EC ist ca. 100 Aminosäuren lang, evolutionär sehr konserviert und besitzt negativ geladene Sequenzmotive, welche Kalziumionen-abhängige, homophile Bindungen vermitteln. Über kurze, ca. zehn Aminosäuren lange Linkersequenzen wiederholen sich diese ECs tandemartig zwischen 5- bis 34-mal, wobei die ECs beginnend am N-terminalen Ende durchnummeriert werden. Anhand dieser Anzahl der ECs, aber auch an der cytoplasmatischen Domäne und der Größe eines Cadherins sowie an Gen-Clustern, wird die Superfamilie der Cadherine in sechs Gruppen unterteilt: die klassischen Cadherine, desmosomale Cadherine, Protocadherine, Proteinkinase-Cadherine, FAT-ähnliche Cadherine und 7-Transmembran-Cadherine.

Am besten untersucht sind die klassischen Cadherine. Vertreter dieser Gruppe wie E-Cadherin (v.a. in Epithelien), N-Cadherin (v.a. in Neuronen und neuroendokrinen Geweben), P-Cadherin (in der Plazenta) oder VE-Cadherin (v.a. in Endothelien) bilden in derselben Zelle parallele cis-Dimere. In dieser Konformation vermögen diese eine trans-Dimerisierung mit einem identischen Cadherin-Dimer in der gegenüberliegenden Zelle zu bilden und überbrücken so den extrazellulären Raum zwischen den beiden Zellen. Mit der intrazellulären Domäne interagieren die klassischen Cadherine über verschiedene Interaktionspartner (u.a. Catenin, Vinculin und α-Actinin) mit dem Aktin-Cytoskelett, um so den Geweben(-verbänden) Festigkeit zu verleihen. Verbände dieser Adhäsionskomplexe werden als Adherens junction bezeichnet, welche weiter untergliedert werden.

Nichtklassische Cadherine sind u.a. Desmocollin (v.a. in der Haut in Desmosomen zu finden), Desmoglein (v.a. in der Haut in Desmosomen zu finden), T-Cadherin (v.a. in der Neuronen und Muskeln).

E-Cadherin

E-Cadherin, das vor allem in Epithelien vorkommt, ist wahrscheinlich das bestuntersuchte Cadherin. Es besitzt 5 ECs in der extrazellulären Domäne, eine transmembran-Domäne und eine intrazelluläre Domäne, welche p120-Catenin und β-Catenin bindet. Diese intrazelluläre Domäne besitzt eine stark phosphorylierte Region, welche für das Binden von β-Catenin essentiell ist (und somit für die Funktion von E-Cadherin).

Der Verlust von Funktion oder Expression von E-Cadherin hat vermutlich einen Zusammenhang mit Krebsentstehung und Metastasenbildung. Weniger E-Cadherin bedeutet weniger Zell-Zell Adhäsion und erhöht somit die Mobilität der Zelle, was es einer Krebszelle vereinfacht, in Nachbargewebe zu wandern (s.a. Epitheliale mesenchymale Transition).