Caderina

La caderina è una molecola (una glicoproteina integrale) che media l'adesione cellulare in presenza di Ca²⁺. Il nome deriva dalla contrazione dell'inglese calcium adhesion (adesione tramite calcio). Le caderine rivestono la superficie della cellula dotandola di cariche negative (grazie alla presenza di residui oligosaccaridici), mentre il Ca²⁺ funziona da "collante": con le 2 cariche positive, infatti, lo ione si interpone fra 2 caderine presenti su cellule diverse e ne permette l'adesione. In mancanza di Ca²⁺, le cariche negative (non schermate) delle caderine eserciterebbero una mutua repulsione elettrostatica che non consentirebbe l'avvicinamento tra cellule. L'adesione promossa dalle caderine è un'adesione omotipica o omofila, ovvero fra cellule uguali. Esistono circa 100 caderine diverse, suddivisibili in almeno 6 sottofamiglie, tra cui le caderine classiche e le caderine desmosomiali. Nei vertebrati possiamo classificare le caderine classiche in base al tessuto di appartenenza:

caderine E (epiteliali) dette uvomoruline
caderine P (placentari)
caderine N (nervose)
caderine desmosomiche, le quali a loro volta sono identificate in due diverse classi, le desmogleine e le desmocolline e che intervengono nella formazione dei desmosomi.

I vari tipi di caderine sono codificate da geni diversi ma hanno simile sequenza amminoacidica.^[1]^[2]

Caderine E

La funzione principale delle caderine E o E-caderine si esplica nelle giunzioni ancoranti (dette anche anchoring junctions) che sono strutture di contatto delle cellule che servono a mantenere un equilibrio meccanico nel tessuto in cui sono presenti. Le specie di caderine E rappresentate in questo sistema sono le placoglobine e le desmoplachine. Queste proteine strutturali si legano a proteine filamentose come ad esempio la desmogleina e la desmocollina che a loro volta si legano alle ABP (actin binding protein) che sono appunto proteine deputate all'ancoraggio dell'actina (actinina A, miosina e tropomiosina). Queste strutture nel loro complesso vengono chiamate giunzioni aderenti e sono appunto caratterizzate dall'avere come proteine costitutive delle caderine E a differenza di strutture come gli emidesmosomi, che invece collegano metabolicamente e meccanicamente l'epitelio basale e una membrana basale, e che hanno come proteine costitutive non caderine E ma integrine anch'esse leganti le ABP. Un deficit a carico dei geni responsabili dell'espressione delle componenti riguardanti la Caderina E, e quindi la sua non produzione, può creare una condizione predisponente all'insorgenza di neoplasie di origine epiteliale (es. Adenocarcinoma gastrico), facilitando il processo metastatico della lesione.

Adesione Omofilica

Il legame tra le caderine è generalmente omofilico: le molecole di caderina di un determinato sottotipo si legano a molecole dello stesso sottotipo. Ne consegue che cellule di un tipo si uniscono a cellule dello stesso tipo e rimangono separate dagli altri tipi cellulari. Si è osservato, infatti, che cellule disaggregate aderiscono più prontamente ad aggregati del loro stesso organo. Il legame avviene alle estremità N-terminali delle molecole. La struttura delle caderine partecipanti al legame nelle giunzioni di ancoraggio va a determinare la distanza cellulare. La porzione extracellulare delle caderine è costituita principalmente dalla ripetizione di un motivo dominante detto dominio delle caderine. Nelle caderine classiche dei vertebrati, ad esempio, sono presenti 5 di queste ripetizioni, ma altre caderine non classiche ne hanno anche più di 30. I domini sono uniti tra di loro grazie a delle cerniere, presso cui sono presenti i siti che permettono il legame degli ioni Ca²⁺, il quale conferisce rigidità, impedendo alla struttura di flettersi. L'affinità del legame tra le molecole di caderina è in realtà bassa. È il numero di legami elevato a far risultare forte la giunzione di ancoraggio, la quale presenta caderine raggruppate fianco a fianco. Quando è necessario che una giunzione di ancoraggio si disassembli, il processo avviene separando le molecole di caderine in modo sequenziale. Anche differenze quantitative delle molecole hanno un ruolo nell'organizzazione dei tessuti: cellule con molte molecole di un tipo di caderina si aggregheranno a cellule con molte molecole dello stesso tipo di caderina.

Catenine

Il dominio intracellulare è connesso con i filamenti di actina grazie ad ulteriori proteine: le catenine. Le caderine classiche necessitano delle catenine per il legame indiretto con i filamenti di actina. Si tratta principalmente della β-catenina, ma è probabile che siano presenti anche altre proteine come l'α-catenina, la vinculina e la placoglobina (gamma-catenina) , le quali potrebbero essere coinvolte nell'assemblaggio del legame. Un'altra proteina intracellulare, ovvero la catenina p120, si lega anch'essa alla coda citoplasmatica della caderina e ne regola la funzione. La β-catenina ha anche una funzione importante nella segnalazione intracellulare. Infatti, le proteine Wnt si legano a Frizzled e inibscono la degradazione della β-catenina. Le proteine Wnt sono molecole segnale agenti da mediatori locali e morfogeni, fondamentali nello sviluppo animale. Esse sono prodotte da geni come Wingless (Drosophila) e Int1 (topo) e sono presenti in 19 tipi nell'uomo. Tra le tre vie di Wnt che permettono la segnalazione intracellulare vi è la via Wnt/β-catenina, detta anche via canonica di Wnt. Quando la β-catenina non è associata alle caderine, viene degradata rapidamente nel citoplasma grazie a grandi complessi di degradazione. La via di Wnt inibisce questo complesso, facendo sì che la β-catenina si accumuli nel nucleo, dove altera lo schema di trascrizione genica, attivando i geni bersaglio di Wnt, tra i quali vi è c-Myc.

Note

^ Paco Hulpiau e Frans van Roy, Molecular evolution of the cadherin superfamily, in The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, vol. 41, n. 2, February 2009, pp. 349–369, DOI:10.1016/j.biocel.2008.09.027. URL consultato il 13 aprile 2018.
^ B. D. Angst, C. Marcozzi e A. I. Magee, The cadherin superfamily: diversity in form and function, in Journal of Cell Science, vol. 114, Pt 4, February 2001, pp. 629–641. URL consultato il 13 aprile 2018.