Sergey Troyanovsky, PhD, Professor für Dermatologie und Zell- und Molekularbiologie, war der Hauptautor der in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichten Arbeit.

Eine Studie von Northwestern Medicine hat neue Einblicke in die Organisation eines Schlüsselproteins namens Cadherin innerhalb von Strukturen namens Adherens Junctions geliefert, die Zellen helfen, zusammenzuhalten.

Die Studie, die in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, wurde von Sergey Troyanovsky, PhD, Professor für Dermatologie und Zell- und Molekularbiologie, in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Columbia University durchgeführt.

Adherens junctions (AJs) sind Proteinkomplexe – hauptsächlich aus Cadherin – die in fast allen menschlichen Geweben Verbindungen zwischen Zellen bilden. Obwohl die AJs für die Aufrechterhaltung der Gewebestruktur von grundlegender Bedeutung sind, ist die tatsächliche Organisation der Cadherin-Moleküle innerhalb und außerhalb dieser Verbindungsstellen unklar geblieben – ebenso wie andere wichtige Aspekte der AJ-Biologie.

Insbesondere war man sehr daran interessiert zu verstehen, wie Adherens Junctions zwei scheinbar unvereinbare Eigenschaften besitzen: sowohl Kraft als auch Flexibilität.

„Das war ein großes Rätsel“, erklärte Troyanvosky, der auch Mitglied des Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center der Northwestern University ist. „Seit vielen Jahren versuchen wir zu verstehen, wie die Adhäsionsstelle zwischen zwei Zellen diese beiden sehr unterschiedlichen Merkmale aufweisen kann – die Stärke des Systems und seine Plastizität.“

In der aktuellen Studie versuchte das Wissenschaftlerteam, das Verständnis dieser Merkmale zu vertiefen, indem es die Organisation und Dynamik von Cadherin innerhalb der AJs untersuchte.

Durch den Einsatz eines Super-Resolution-Mikroskops, das einzelne Moleküle in Strukturen erkennen kann, konnten die Wissenschaftler zeigen, dass AJs eine Länge von mehr als einem Mikrometer erreichen können und dass sie aus dicht gepackten Cadherin-Clustern bestehen, die von einigen spärlicheren Cadherin-Regionen durchsetzt sind. Darüber hinaus zeigten ihre Ergebnisse, dass die Cadherinmoleküle außerhalb der Verbindungsstelle nicht in Clustern organisiert sind, sondern monomer sind.

Die Wissenschaftler entdeckten auch, dass unabhängig von der Gesamtstabilität einzelner AJs, diese in der Tat hoch dynamisch sind. „Die Lebensdauer der dicht gepackten Cadherin-Cluster ist sehr kurz, etwa eine Sekunde. Sie lösen sich auf und die freigesetzten Cadherin-Moleküle werden für neue Cluster verwendet“, erklärte Troyanvosky. „

Das Verständnis der Architektur von Cadherin – und der Mechanismen der Zell-Zell-Adhäsion im Allgemeinen – ist wichtig, so Troyanvosky, da abnormale Zell-Zell-Adhäsion eine Rolle bei einer Reihe von Krankheiten, einschließlich Krebs, spielt und ein Schlüsselfaktor bei Hauterkrankungen wie Pemphigus ist.

In laufenden Untersuchungen, die auf den Ergebnissen dieser Studie basieren, untersucht Troyanvoskys Labor nun einen Antikörper, der in der Lage ist, das Muster von Cadherin in den Clustern zu verändern, um die Zelladhäsion zu potenziellen therapeutischen Zwecken zu modifizieren, neben anderen Projekten.

Die Studie wurde von den National Institutes of Health mit den Zuschüssen AR44016, AR057992 und GM062270 und von der National Science Foundation mit dem Zuschuss MCB-1412472 unterstützt.