Sergey Troyanovsky, PhD, professor i dermatologi och cell- och molekylärbiologi, var huvudförfattare till artikeln som publicerades i Proceedings of the National Academy of Sciences.

En studie från Northwestern Medicine har gett nya insikter om organisationen av ett nyckelprotein som kallas cadherin i strukturer som kallas adherens junctions, som hjälper celler att hålla ihop.

Studien, som publicerades i Proceedings of the National Academy of Sciences, leddes av huvudförfattaren Sergey Troyanovsky, PhD, professor i dermatologi och cell- och molekylärbiologi, i samarbete med forskare vid Columbia University.

Adherens junctions (AJs) är proteinkomplex – som främst består av cadherin – som bildar bindningar mellan celler i nästan alla mänskliga vävnader. Även om AJs är grundläggande för att upprätthålla vävnadsstrukturen har den faktiska organisationen av cadherinmolekyler inom och utanför dessa junctions förblivit oklar – tillsammans med andra viktiga aspekter av AJ-biologin.

I synnerhet har det funnits ett stort intresse för att förstå hur adherens junctions besitter två till synes oförenliga egenskaper: både kraft och flexibilitet.

”Det här var ett stort pussel”, förklarade Troyanvosky, som också är medlem av Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center vid Northwestern University. ”I många år har vi försökt förstå hur vidhäftningsstället mellan två celler kan ha dessa två mycket olika egenskaper – systemets styrka och dess plasticitet.”

I den aktuella studien försökte forskargruppen fördjupa förståelsen av dessa egenskaper genom att utforska cadherinets organisation och dynamik i AJs.

Med hjälp av ett superupplösningsmikroskop som kan upptäcka enskilda molekyler i strukturer kunde forskarna visa att AJs kan nå mer än en mikrometer i längd och att de består av tätt packade kluster av cadherin, varvat med några glesare cadherinregioner. Vidare visade deras resultat att cadherinmolekyler utanför korsningen inte är organiserade i kluster utan är monomera.

Forskarna upptäckte också att oberoende av den övergripande stabiliteten hos enskilda AJ:er är de i själva verket mycket dynamiska. ”Livstiden för de tätt packade cadherinklusterna är mycket kort, ungefär en sekund. De monteras isär och de frigjorda cadherinmolekylerna används för nya kluster”, förklarade Troyanvosky. ”Det är så här vi förklarar styrkan och plasticiteten hos adherns junctions – de återuppbygger kontinuerligt sina vidhäftningsenheter, cadherinkluster.”

Förståelsen av cadherinarkitekturen – och mekanismerna för vidhäftning av celler till celler mer allmänt – är viktig, konstaterar Troyanvosky, eftersom onormal vidhäftning av celler till celler spelar en roll i ett antal sjukdomar, bland annat cancer, och är en nyckelfaktor vid hudåkommor som pemfigus.

I pågående undersökningar baserade på resultaten från denna studie undersöker Troyanvoskys laboratorium nu en antikropp som kan ändra mönstret av cadherin inom klustren, för att bland annat modifiera celladhesion i potentiella terapeutiska syften.

Studien stöddes av National Institutes of Healths anslag AR44016, AR057992 och GM062270, och av National Science Foundation grant MCB-1412472.