Cadherinas: estructura, características y funciones
Las cadherinas son glicoproteínas transmembranales dependientes del calcio y encargadas de mantener la unión entre células que permiten mantener la integridad de los tejidos en los animales. Existen más de 20 tipos diferentes de cadherinas, todas con cerca de 750 aminoácidos, y que son espécificas de distintos tipo de células.
Las uniones celulares logradas por las cadherinas son estables en el tiempo. Por ello, estas moléculas juegan un rol importante en el desarrollo de la forma del organismo durante el desarrollo embrionario (morfogénesis), así como en el mantenimiento de la estructura de los tejidos tanto en la etapa embrionaria como en la vida adulta.
El mal funcionamiento de las cadherinas está asociado al desarrollo de diferentes tipos de cáncer. La deficiencia de la adhesión celular por medio de las cadherinas es una de las causas del aumento de la motilidad de las células tumorales.
Índice del artículo
- 1 Moléculas de adhesión celular
- 2 Historia
- 3 Estructura
- 4 Tipos
- 5 Características
- 6 Funciones
- 7 Cadherinas y cáncer
- 8 Referencias
En los organismos pluricelulares, las células deben unirse para participar en gran diversidad de procesos biológicos que permitan mantener su integridad, diferenciándose así de organismos unicelulares coloniales. Estos procesos incluyen, entre otros, la hemostasia, la respuesta inmune, la morfogénesis y la diferenciación.
Estas moléculas se diferencian en su estructura, así como en su función, en cuatro grupos: integrinas, selectinas, inmunoglobulinas y cadherinas.
La historia de las cadherinas es muy breve, pues se conocen desde hace muy poco. Así, la primera cadherina fue descubierta en células provenientes de tejidos de ratones, en el año 1977. Los científicos llamaron a esta molécula uvomorulina.
En la década de los años 80 se logró el descubrimiento de muchas otras moléculas de cadherinas en tejidos provenientes de diversas especies. Estas cadherinas fueron halladas en ensayos de agregaciones celulares dependientes de calcio. Todas ellas pertenecían a un mismo grupo de moléculas denominadas como cadherinas clásicas.
En los últimos años, y gracias a los avances en biología molecular, los científicos han logrado identificar otro número importante de cadherinas, de algunas de las cuales se desconoce su función específica, y que podrían tener otras funciones distintas a la adhesión celular.
Las cadherinas son glicoproteínas, es decir, moléculas formadas por asociación de una proteína y un glúcido. Están formadas por entre 700 (por lo general 750) y 900 aminoácidos, y poseen diferentes dominios funcionales, los cuales le permiten en primer lugar interactuar con otras moléculas de cadherinas y con iones de calcio.
Los dominios funcionales también le permiten a las cadherinas integrarse a la membrana plasmática, así como asociarse al citoesqueleto de actinia. La mayor parte de la cadena de aminoácidos se ubica en la región extracelular y normalmente se diferencia en cinco dominios, denominados EC (EC1 – EC5).
Cada uno de estos dominios presenta aproximadamente 100 aminoácidos, con uno o dos sitios de unión a calcio. La región transmembranal se encuentra entre la parte externa e interna de la célula y atraviesa la membrana una sola vez.
Por otra parte, la porción de las cadherinas que se encuentra en el interior de la célula es altamente conservativa y consta de 150 aminoácidos. Este dominio se une al citoesqueleto de actina por medio de unas proteínas citosólicas denominadas cateninas.
Existen más de 20 tipos diferentes de cadherinas, las cuales se clasifican de diferentes maneras dependiendo de los autores. Así, por ejemplo, algunos autores reconocen dos grupos o subfamilias, mientras que otros reconocen seis. Según los primeros, las cadherinas pueden ser divididas en:
También denominadas cadherinas tradicionales. En este grupo están incluidas las cadherinas que fueron llamadas según el tejido donde fueron encontradas por primera vez, tales como E-cadherina (epitelial), la N-cadherina (neural), la P-cadherina (placentaria), la L-cadherina (hepática) y la R-cadherina (retina). Sin embargo estas glicoproteínas pueden ser halladas en diferentes tejidos.
Por ejemplo, la N-cadherina, además de estar presente en el tejido neural, también puede localizarse en tejidos de los testículos, riñón, hígado y de la musculatura cardíaca.
También denominadas no tradicionales o no clásicas. Incluyen a las desmogleínas y las desmocolinas, las cuales forman uniones a nivel de los desmosomas intercelulares. También están las protocadherinas, caracterizadas por carecer de conexiones al citoesqueleto de actinia.
Todas estas cadherinas son separadas de otras no tradicionales, por algunos autores, en tres grupos independientes. El resto de las cadherinas atípicas incluyen las T-cadherina, que carecen de dominios transmembranales y citoplasmáticos y una variante de la E-cadherina, que se encuentra fuera de la célula y que se denomica Evar-cadherina.
Son glicoproteínas dependientes del calcio que se encuentran casi exclusivamente en tejidos animales. La mayoría de ellas son trasmembranales de un solo paso; es decir que están presentes en la membrana celular, atravesándola de lado a lado en una sola ocasión.
Las cadherinas participan principalmente en la unión entre células que presentan características fenotípicas semilares (enlaces homotípicos u homofílicos). Las uniones celulares logradas por estas moléculas (enlaces cadherina-cadherina) son cerca de 200 veces más fuerte que otras uniones proteína-proteína.
En las cadherinas tradicionales el dominio citoplasmático es altamente conservativo. Esto quiere decir que su composición es similar en las distintas cadherinas.
La principal función de las cadherinas es permitir uniones celulares permanentes en el tiempo, por lo cual juegan un papel fundamental en procesos como el desarrollo embrionario, la morfogénesis, diferenciación y mantenimiento estructural de los tejidos epiteliales en la piel y el intestino, así como la formación de axones.
Esta función está regulada en parte por el terminal -COOH presente en la porción o dominio intracelular de la glicoproteína. Este terminal interactúa con unas moléculas denominadas cateninas, que a su vez interactúan con los elementos del citoesqueleto de las células.
Otras funciones de las cadherinas incluyen la selectividad (eligiendo a que otra célula unirse) y señalización celular, establecimiento de la polaridad celular y regulación de la apoptosis. Esta última es un mecanismo de muerte celular controlada internamente por el mismo organismo para regular su desarrollo.
El mal funcionamiento de las cadherinas está implicado en el desarrollo de diversos tipos de cáncer. Este mal funcionamiento puede deberse a modificaciones en la expresión de las cadherinas y cateninas, así como a la activación de señales que impiden la unión de las células.
Al fallar la unión celular de las cadherinas, esto permite que las células tumorales aumenten su motilidad y sean liberadas, para luego invadir tejidos adyacentes a través de los nódulos linfáticos y vasos sanguíneos.
Cuando estas células alcanzan los órganos blancos, los invaden y proliferan, obteniendo caracteres invasivos y metastásicos. La mayoría de los trabajos que han relacionado a las cadherinas con procesos de crecimiento cancerígeno se han centrado en la E-cadherina.
Este tipo de cadherina está involucrado en cáncer de colon, estómago, mama, ovarios y pulmón, entre otros. Esta, sin embargo, no es la única cadherina relacionada con el cáncer. La N-cadherina, por ejemplo, juega un papel en mesoteliomas pleurales y rabdomiosarcomas.
- Cadherin. En Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org
- D. Leckband & A. Prakasam (2006). Mechanism and dynami cs of cadherin adhesion. Annual Review of Biomedical Engineering.
- F. Nolletl, P. Kools P, & F. Van Roy (2000). Phylogenetic Analysis of the Cadherin Superfamily allows Identification of Six Major Subfamilies Beside Several Solitary Members. Journal of Molecular Biology.
- J. Günther & E. Pedernera-Astegiano (2011). E-cadherina: pieza clave en la transformación neoplásica. Revista de Evidencia e Investigación Clínica.
- L. Petruzzelli, M. Takami & D. Humes (1999). Structure and Function of Cell Adhesion Molecules. American Journal of Medicine.
- U. Cavallaro & G. Christofori (2004). Cell adhesion and signaling by cadherins and Ig-CAM s in cancer. Nature Reviews Cancer.