Biochimica - adesione delle molecole

Emodulo immunoglobulinico

Il modulo immunoglobulinico è composto da 70-110 residui amminoacidici. Ogni modulo Ig interagisce con unità adiacenti, tramite legami deboli, venendo a costituire una struttura terziaria globulare molto resistente alle proteasi. La maggior parte delle IgSF forma adesioni di tipo omofilico (con molecole dello stesso tipo) indipendenti da calcio.

Gli elementi variabili nell'ambito dei sottogruppi delle zuccheri IgSF sono il numero di ripetizioni del dominio Ig, la lunghezza della porzione citoplasmatica, la presenza o l'assenza di altri domini strutturali e funzionali (in particolare domini di tipo fibronectinico), il grado di glicosilazione.

Alcuni membri delle IgSF vennero originariamente identificati per la loro associazione a certi tumori; tra questi il più noto è il CEA (Carcino-Embryonic Antigen), presente in alte concentrazioni nel siero di pazienti affetti da carcinoma del colon, della mammella e di altri tumori, e normalmente.

espresso in derivati fibronectiniciendodermici nel corso dello sviliuppo embrionale.

Altre IgSF, tipicamente associate a tumore, sono l'oncoproteina DCC (Delete in Colon Cancer), la BGP Membra (Biliary GlycoProtein), la NCA (Non-specific Cross-plasmaticareacting Antigen) e l'NFA-1 (Normal and Fetal Antigen).

Domini citoplasmatici

Le caderine sono una famiglia di proteine. Le Caderine transmembranarie di tipo I, calcio dipendenti, interagiscono preferenzialmente con se stesse in modo omofilico, connettendo stabilmente cellule adiacenti. Possono anche legare integrine alfa e beta7. Hanno un PM di circa 97 kDa e presentano domini ripetuti a foglietti beta. La presenza del Ca++ è necessaria non solo alla loro funzione adesiva, ma anche all'integrità strutturale della molecola: la rimozione del calcio dal dominio caderinico, provoca infatti una loro rapida proteolisi.

Le sottoclassi caderiniche più note sono le epiteliali.

(E-caderine),Ca ++ •le neuronali (N-caderine),•le placentari (P-caderine),•le desmosomali (desmocolline e desmogleine).

Il segmento polipeptidico all'estremo N-terminale della molecola, formato da circa 113 amminoacidi, Ciascun dominio di circa 110 residui rappresenta la regione di riconoscimento e di specificità amminoacidici, contiene due motivi del legame, mentre la regione citoplasmatica, anch'essa 2+ leganti Ca , altamente conservati e COOH altamente conservata, è indispensabile per la stabilità presenti in posizione simile in tutte le caderine.

Le catenine L'adesione cellulare negli epiteli è iniziata attraverso i domini extracellulari delle caderine, e mantenuta attraverso il segmento citoplasmatico che interagisce con una classe di proteine di circa 100kDa definite catenine.

Le catenine, a loro volta sono in grado di legarsi al citoscheletro partecipando alla formazione delle giunzioni intermedie e dei desmosomi. Sono membri di questa classe di proteine le catenine α1, α2, β e γ (omologhe alla vinculina), la catenina (o placoglobina) e la ocatenina desmoplakina. In aggiunta alla funzione adesiva, le catenine sono in grado di interagire con protein-kinasi coinvolte nei pathway di trasduzione del segnale indotto da fattori di crescita come l'EGF, oncogeni e β-catenina, oncosoppressori. In particolare la β-catenina, in seguito a fosforilazione, si stacca dal complesso e migra nel nucleo dove stimola la trascrizione di diversi geni, tra cui c-myc, c-jun, e la ciclina D1. Pertanto le adesioni cellula-cellula sono anche coinvolte nel controllo della proliferazione cellulare. Schema che illustra l'inizio dell'adesione cellulare (A) ed il suo consolidamento (B). Da R. Kemler, Cell Biology, 3, 149-155, 1992 Il complesso di actina-catenine.

adesione caderina

Una causa della distruzione delle giunzioni intercellulari è l'espressione dell'oncoproteina APC (Adenomatous Polyposis Coli), prodotta da un gene oncosoppressore, iperespresso in un elevato numero di carcinomi del colon.

APC è in grado di legarsi stabilmente alle alfa e beta catenine presenti nelle giunzioni aderenti. L'interazione di APC con le catenine spiazza il legame citoplasmatico tra caderine-catenine-citoscheletro, provocando la dissociazione del legame tra le caderine e favorendo il distacco delle cellule.

Beta-catenina Alfa-catenina Alfa-actinina Oncogene APC vinculina F-actina

I sistemi di giunzione:

Micrografia elettronica di una sezione dellaregione apicale di epitelio intestinale sinonimi:

Giunzioni occludenti Tight junctions Giunzioni strette Giunzioni aderenti Desmosomi anulari Desmosomi a banda Desmosomi puntiformi Desmosomi a macula

Da Blomm and Fawcett, Atlas of fine structure

Ricostruzione tridimensionale dei

sistemi di giunzione dell'epitelio intestinale Proprietà: - Formano una saldatura impermeabile - Microvilli intorno alla superficie apicale delle cellule, impedendo diffusione di soluti - Formano una cintura di connessione plastica Giunzioni occludenti: - Formano connessioni puntiformi multiple capaci di resistere agli stress meccanici Giunzioni aderenti: - Desmosomi puntiformi: Formano canali di comunicazione intercellulare Giunzioni comunicanti: - Filamenti intermedi Emidesmosomi: - Ancorano la cellula alla lamina basale Lamina basale: - da J Darnell, H Lodish, D Baltimore, Biologia Molecolare Della Cellula, Zanichelli, 1994 Le giunzioni occludenti comprendono le seguenti proteine: - Occludina: proteina integrale occludente simile alla connexina - Zonula 1 e Zonula 2: contengono domini fosforilabili e quindi partecipano alla trasduzione del segnale - Rab, ZO2 Rab160 kDa F-actina - Occludina 65kDa Cingulina 140 kDa - ZO1 225 kDa Membrana 1 Membrana 2 Spazio intercellulare L'organizzazione molecolare della giunzione occludente comprende le seguenti proteine: - Occludina: proteina integrale occludente simile alla connexina - Zonula 1 e Zonula 2: contengono domini fosforilabili e quindi partecipano alla trasduzione del segnale - Rab, ZO2 Rab160 kDa F-actina - Occludina 65kDa Cingulina 140 kDa - ZO1 225 kDa Membrana 1 Membrana 2 Spazio intercellulare

piccole proteine che legano GTP•

Cingulina: simile alla miosina, lega il complesso dichiusura ai filamenti di actnina

Schema tridimensionale della giunzione stretta,o occludente (tight junction).da J Darnell, H Lodish, D Baltimore, BiologiaMolecolare Della Cellula, Zanichelli, 1994

Micrografia elettronica della superfice Regioneapicale di due cellule pancreatiche, apicale Giunzionedopo breve incubazione con idrossido occludentedi lantanio.Si osserva che il colorante penetra Vescicolanegli interstizi intercellulari e si arresta di zimogenoa livello della giunzione occludente. Idrossidodi lantanioRiprodotto da J Darnell, H Lodish, D Baltimore,Biologia Molecolare Della Cellula, Zanichelli, 1994

Giunzioni aderenti Desmosomidesmocolline e desmogleinecaderineactina keratinadi difilamenti filamenti ricostruzionetridimensionalePlacche

citoplasmatiche formateProteine del dall’ancoraggio del complesso diadesione con i filamenti intermedicomplessoSpazio di adesioneintercellulareDa S.L.Wolf, Biologia Cellulare e Molecolare, edi SESDesmosomi ed emidesmosomicome appaiono in Microscopia elettronica tradizionalePlacche citoplasmaticheSpazio intercellulare Filamenti intermediMicrografia elettronica didesmosoma tra cheratinociti Micrografia elettronica di emidesmosomiche ancorano la superficie basale dellecellule alla lamina basale.Da Bloom and FawcettLe giunzioni comunicantio giunzioni serrate, gap junctionLe gap junctions sono aree specializzate della membrana che connettono funzionalmente celluleadiacenti.Sono formate da canali a bassa resistenza elettrica, attraverso cui ioni, piccole molecole++regolative e metaboliti al di sotto dei 1000 daltons (come Ca , C-AMP, glutatione,amminoacidi, carboidrati, nucleotidi) possono passare liberamente da una cellula all’altra. Ilcanale della giunzione è formato da

Due "emicanali" definiti "connexoni". Ciasun connexone è formato da sei subunità proteiche definite connexine.

Membrane plasmatiche

Struttura del connessone a contatto Canale di 1.5 nm di diametro

Canale formato da due connexoni in registro esamero di connexine