Sergey Troyanovsky, PhD, hoogleraar dermatologie en cel- en moleculaire biologie, was hoofdauteur van de paper die is gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences.

Een studie van Northwestern Medicine heeft nieuwe inzichten opgeleverd in de organisatie van een belangrijk eiwit, cadherine genaamd, binnen structuren die adherens junctions worden genoemd en die cellen helpen aan elkaar te kleven.

De studie, gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences, werd geleid door senior auteur Sergey Troyanovsky, PhD, hoogleraar Dermatologie en Cel- en Moleculaire Biologie, in samenwerking met wetenschappers van Columbia University.

Adherens junctions (AJ’s) zijn eiwitcomplexen – voornamelijk bestaande uit cadherine – die verbindingen vormen tussen cellen in bijna alle menselijke weefsels. Hoewel AJs fundamenteel zijn voor het behoud van weefselstructuur, is de feitelijke organisatie van cadherinemoleculen binnen en buiten deze knooppunten onduidelijk gebleven – samen met andere belangrijke aspecten van AJ-biologie.

In het bijzonder is er veel belangstelling geweest om te begrijpen hoe adherens junctions twee schijnbaar onverenigbare eigenschappen bezitten: zowel kracht als flexibiliteit.

“Dit was een grote puzzel,” legde Troyanvosky uit, die ook lid is van het Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center van de Northwestern University. “Al vele jaren proberen we te begrijpen hoe de hechtingsplaats tussen twee cellen deze twee zeer verschillende kenmerken kon hebben – de sterkte van het systeem en zijn plasticiteit.”

In de huidige studie probeerde het team van wetenschappers het begrip van deze kenmerken te verdiepen door de organisatie en dynamiek van cadherine binnen AJ’s te onderzoeken.

Door gebruik te maken van een superresolutiemicroscoop die afzonderlijke moleculen in structuren kan detecteren, konden de wetenschappers aantonen dat AJ’s meer dan een micrometer lang kunnen zijn en dat ze bestaan uit dicht opeengepakte clusters van cadherine, afgewisseld met enkele schaarsere cadherinegebieden. Bovendien toonden hun bevindingen aan dat cadherinemoleculen buiten de junctie niet in clusters zijn georganiseerd, maar monomeer zijn.

De wetenschappers ontdekten ook dat ongeacht de algehele stabiliteit van individuele AJ’s, ze in feite zeer dynamisch zijn. “De levensduur van de dicht opeengepakte cadherineclusters is zeer kort, ongeveer een seconde. Ze vallen uit elkaar en de vrijgekomen cadherinemoleculen worden gebruikt voor nieuwe clusters,” legde Troyanvosky uit. “Dit is hoe we de sterkte en plasticiteit van adherns junctions verklaren – ze herbouwen voortdurend hun hechtingseenheden, cadherineclusters.”

Inzicht in de architectuur van cadherine – en de mechanismen van cel-cel adhesie meer in het algemeen – is belangrijk, merkt Troyanvosky op, omdat abnormale cel-cel adhesie een rol speelt bij een aantal ziekten, waaronder kanker, en een belangrijke factor is bij huidaandoeningen zoals pemphigus.

In lopende onderzoeken op basis van de bevindingen van deze studie, onderzoekt Troyanvosky’s laboratorium nu een antilichaam dat in staat is om het patroon van cadherine binnen de clusters te veranderen, om de celadhesie te wijzigen voor mogelijke therapeutische doeleinden, naast andere projecten.

De studie werd ondersteund door National Institutes of Health subsidies AR44016, AR057992 en GM062270, en door National Science Foundation subsidie MCB-1412472.