Was ist Zell-Zell-Adhäsion?

Von Shelley Farrar Stoakes, M.Sc ., B.Sc.Bewertet von Dr. Tomislav Meštrović, MD, Ph.D.

Die Zell-Zell-Adhäsion stellt den Mechanismus dar, wie Zellen miteinander interagieren, basierend auf Molekülreaktionen an der Oberfläche beider Zellen. Es ist ein entscheidender Bestandteil der vielzelligen Strukturerhaltung und daher eine Grundlage für vielzellige Organismen.

Die Zell-Zell-Adhäsion wird durch Zelladhäsionsmoleküle gesteuert, die verschiedene Liganden an Zellübergängen erkennen. Eukaryoten, Prokaryoten und Viren haben unterschiedliche Zelladhäsionsmoleküle. Für Säugetierzellen gibt es vier Hauptklassen von Zelladhäsionsmolekülen:

1. Cadherin (Calcium-abhängige Glykoproteine)
2. Integrine (Transmembranrezeptorproteine, die nicht von Calcium abhängig sind)
3. Mitglieder der Immunglobin-Superfamilie (Moleküle, die an der Zelladhäsion mit einer Immunglobindomäne beteiligt sind, die nicht von Calcium abhängig sind)
4. Selektine (einzelkettige Glykoproteine, die)

Ankerpunkte sind die spezifische Art der Zellverbindung, an der Zellen aneinander oder an die extrazelluläre Matrix anhaften. Sie sorgen für den strukturellen Zusammenhalt, der für die Gewebebildung notwendig ist. Es gibt drei Arten von Verankerungsstellen: Desmosomen sind eine Art Verankerungsstelle, die Zellen über Cadherin miteinander verbindet, Hemidesmosomen verbinden Zellen über Integrine mit der extrazellulären Matrix, während Adhäsionsverbindungen sowohl über Cadherin als auch über Integrine Zell-Zell- und Zell-Matrix-Verbindungen bilden.

Bedeutung von Cadherinen für die Zell-Zell-Adhäsion

Die calcium-abhängigen Zelladhäsionsmoleküle Cadherine sind üblicherweise 700-750 Aminosäuren lang. Sie werden sowohl in Desmosomen als auch in Adhäsionsverbindungen verwendet, um Proteinkomplexe für die Zell-Zell-Bindung zu bilden. In Desmosomenkomplexen wird durch homophile Bindung eine Brücke zwischen den Cadherin jeder Zelle gebildet.

Dieser spezielle Proteinkomplex bietet eine starke Adhäsion, die für die Bereitstellung mechanischer Festigkeit nützlich ist; Daher sind Desmosomenkomplexe in Herz- und Epidermisgewebe, die häufig mechanischer Beanspruchung ausgesetzt sind, reichlich vorhanden.

Für Adhäsionsverbindungen interagieren Cadherin mit Aktinfilamenten durch intermediäre Ankerproteine, die Catenine genannt werden. Diese Art der Zell-Zell-Adhäsion ist in Epithel- und Endothelgeweben üblich.

Calcium spielt eine zentrale Rolle bei der funktionellen Aktivität von Cadherin, indem es die für die Bindung erforderliche starre Struktur aufrechterhält. Kurz gesagt, die Calciumionen erzeugen durch ihre Positionierung zwischen jedem Cadherinpaar eine unflexible Struktur, während die Steifigkeit der Struktur positiv mit der Anzahl der verfügbaren Calciumionen korreliert.

Zell-Zell-Erkennung und Zell-Zell-Adhäsion

Die Zell-Zell-Erkennung ist ein wichtiger Teil des Mechanismus hinter der Zell-Zell-Adhäsion. Eine frühe Studie bemerkte die Affinität in Zelladhäsionsmolekülen durch die Beobachtung, dass Zellen aus demselben Gewebe bevorzugt aneinander haften. Zellen, die von zwei getrennten Organen getrennt sind, können beim Mischen ein Pellet bilden, das sich im Laufe der Zeit allmählich in Zellen trennt, die vom selben Organ stammen.

Es gibt über hundert verschiedene Arten von Wirbeltier-Cadherin, und das Experiment wurde mit gemischten Zellen wiederholt, die nach Cadherin-Typ sortiert sind. Es sind diese adhäsiven Eigenschaften, die eine stabile Gewebearchitektur ermöglichen, obwohl neuere Assays heterotypische Bindungsaffinität beobachtet haben. Es wird angenommen, dass die kinetische Spezifität es Zelladhäsionsmolekülen ermöglicht, sich gegenseitig zu erkennen, und nicht eine breitere thermodynamische Spezifität.

Selektine und Zell-Zell-Adhäsion

Selektine sind eine andere Art von Calcium-abhängigen Zelladhäsionsmolekülen, die Zell-Zell-Interaktionen innerhalb des Blutkreislaufs ermöglichen. Verschiedene Arten von Selectin werden für weiße Blutkörperchen, Blutplättchen und Endothelzellen verwendet.

Die Zell-Zell-Adhäsionen im Blutkreislauf werden durch die Selektin-Bindung an ein spezifisches Oligosaccharid auf der benachbarten Zelle gebildet. Die Bindung von weißen Blutkörperchen an die Endothelzellen, die Blutgefäße auskleiden, ist besonders wichtig, um den Transport von Zellen aus dem Blutkreislauf in Gewebe zu ermöglichen.

Diese Zell-Zell-Interaktion zwischen weißen Blutkörperchen und Endothelzellen wird durch Integrine, ein weiteres Zelladhäsionsmolekül, verstärkt. Die Kombination von Selektinen und Integrinen liefert die schwache Adhäsion, die es weißen Blutkörperchen ermöglicht, entlang der Oberfläche des Blutgefäßes zu rollen. Bei Bedarf können die beiden Zelladhäsionsmoleküle die Blutzelle jedoch auch stark an die Endothelzelloberfläche binden, um durch das Blutgefäß zwischen Endothelzellen auszutreten.

Weiterführende Literatur

• Alle zellbiologischen Inhalte
• Was ist Zellbiologie?
• Wie werden künstliche Zellen hergestellt?
• Was ist Neurobiologie?
• Was sind Stammzellen?

Geschrieben von

Shelley Farrar Stoakes

Shelley hat einen Master-Abschluss in Human Evolution von der University of Liverpool und arbeitet derzeit an ihrem Ph.D., Erforschung der vergleichenden Primaten- und menschlichen Skelettanatomie. Ihre Leidenschaft gilt der Wissenschaftskommunikation mit besonderem Fokus auf der Berichterstattung über die neuesten wissenschaftlichen Nachrichten und Entdeckungen an ein breites Publikum. Außerhalb ihrer Forschung und ihres wissenschaftlichen Schreibens liest Shelley gerne, entdeckt neue Bands in ihrer Heimatstadt und macht lange Spaziergänge mit dem Hund.

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