Том 3 (Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (PDF)), страница 12

19.11). Если искусственно увеличитьвыработку N-кадгерина в развивающихся клетках нервного гребня, то эти клеткиоказываются неспособными отделиться от нервной трубки.Исследования на культурах клеток подтверждают предположение о том, чтогомофильное связывание кадгеринов контролирует процессы формирования ткани.Например, в клетках линии фибробластов, называемых L-клетками, кадгериныне экспрессируются и клетки не могут установить контакты друг с другом.

Однакоесли в эти клетки ввести ДНК, кодирующую E-кадгерин, то они приобретают этуспособность и их адгезия подавляется при обработке антителами к E-кадгерину.Поскольку трансфецированные клетки не могут установить соединение с интактными L-клетками, мы можем сделать вывод, что прикрепление происходит тогда,когда E-кадгерин на одной клетке соединяется с E-кадгерином на другой. Еслисмешать L-клетки, экспрессирующие различные кадгерины, они отсортировываются19.1. Кадгерины и межклеточные адгезионные контакты 1753Рис. 19.12. Изменение характера экспрессии кадгеринов при конструировании нервной системы.

Представлены поперечные срезыкуриного эмбриона на ранних стадиях развития: а) отделение нервной трубки от эктодермы и отделение нервного гребня от нервнойтрубки. На рисунках (а, б) представлены иммунофлуоресцентныемикрофотографии развивающейся нервной трубки, окрашеннойантителами к (а) E-кадгерину и (б) N-кадгерину. в) При смене характера экспрессии генов различные группы клеток обособляютсядруг от друга согласно тому, какие кадгерины они вырабатывают.(Микрофотографии любезно предоставлены Kohei Hatta и MasatoriTakeichi.)и агрегируют отдельно друг от друга, что свидетельствует о преимущественномсвязывании с кадгеринами своего типа (рис. 19.13, а).

Это имитирует события,которые происходят при смешивании клеток, выделенных из тканей с разнымитипами кадгеринов. Подобная же сегрегация обнаружена при смешении L-клеток,с разной интенсивностью вырабатывающих один и тот же кадгерин (рис. 19.13, б).Поэтому вполне вероятно, что как качественные, так и количественные различияв экспрессии кадгеринов играют большую роль в организации тканей.19.1.6.  Twist регулирует эпителиально-мезенхимальные переходыАгрегация клеток при формировании эпителия представляет собой обратимыйпроцесс. Дисперсные одиночные клетки (часто называемые мезенхимальнымиклетками), если они начинают вырабатывать молекулы адгезии, могут собиратьсявместе, образуя эпителий.

И наоборот, эпителиальные клетки могут менять свойхарактер, распадаться и даже покидать родительский эпителий, становясь отдельными клетками. Подобные эпителиально-мезенхимальные переходы играют важнуюроль в нормальном зародышевом развитии; происхождение нервного гребня — одиниз примеров (см. рис. 19.11). Судя по всему, система управления, включающая в себянабор регуляторов экспрессии, таких как Slug, Snail и Twist, а также (на следующем этапе) E-кадгерин, активно участвует в этих переходах: например, в некоторыхтканях двукрылых и позвоночных запуск экспрессии Twist превращает эпителиаль-1754Часть 5. Клетки в контексте их совокупностиРис.

19.13. Кадгерин-зависимая группировкаклеток. Клетки в культуре могут группироваться согласно типу вырабатываемого кадгеринаи  уровню его экспрессии. Это можно продемонстрировать, пометив различные популяцииклеток красителями разных цветов. а) Клетки,экспрессирующие N-кадгерин, отделяютсяот клеток, вырабатывающих E-кадгерин. б) Клетки с большим уровнем экспрессии E-кадгеринаотделяются от клеток, вырабатывающих малоE-кадгерина.ные клетки в мезенхимальные, а прекращение его выработки оказываетпротивоположное действие.Эпителиально-мезенхимальныепереходы также проявляются какпатологические события во взрослойжизни, а именно при онкологическихзаболеваниях.

Большинство формрака возникает на основе эпителия,однако раковые клетки приобретают опасную способность распространяться — тоесть становятся злокачественными, — только когда отделяются от родного эпителияи внедряются в другие ткани. Эксперименты с культивируемыми злокачественнымиклетками рака молочной железы показывают, что в результате блокировки экспрессии Twist они могут снова потерять свои злокачественные свойства. И наоборот,повысив уровень экспрессии Twist, можно заставить нормальные эпителиальныеклетки претерпеть эпителиально-мезенхимальный переход и вести себя подобнозлокачественным клеткам.

Эффект Twist основан (по крайней мере отчасти) наподавлении экспрессии кадгеринов, скрепляющих эпителиальные клетки. Мишенью, в частности, является E-кадгерин. Действительно, мутации, препятствующиевыработке или функционированию E-кадгерина, зачастую обнаруживают в раковыхклетках. Считают, что они способствуют превращению клеток в злокачественные(см. главу 20).19.1.7.  Катенины связывают классические кадгерины с актиновымцитоскелетомВнеклеточные домены кадгеринов участвуют в гомофильном связывании. Внутриклеточные домены типичных кадгеринов, включая все классические и некоторыенеклассические, связываются с филаментами цитоскелета: актиновыми в  случаеадгезионных контактов и промежуточными в случае десмосом (см.

рис. 19.3). Связьс  цитоскелетом непрямая; в ней участвует группа вспомогательных внутриклеточных якорных белков, которые формируют кластер на конце кадгерина. Этотсвязующий комплекс, присоединяющий один из белков кадгеринового семействак актиновым либо промежуточным филаментам, включает в себя несколько различных молекул (рис. 19.14). Его компоненты изменяются в зависимости от типаприкрепления; однако главную роль, как правило, играет β-катенин и/или егоблизкий родственник γ-катенин (плакоглобин).19.1.

Кадгерины и межклеточные адгезионные контакты 1755Рис. 19.14. Прикрепление классических кадгеринов к актиновым филаментам. Кадгерины напрямую крепятсяк актиновым филаментам с помощью β-катенина и другихякорных белков. α-катенин, винкулин и плакоглобин (белок,родственный β-катенину, его также называют γ-катенином),возможно, тоже присутствуют в этом комплексе либопринимают участие в его сборке. Детали этого процессане  ясны.

Другой внутриклеточный белок, p120-катенин,также связывается с цитоплазматическим доменом кадгерина и регулирует функцию последнего. Как обсуждалосьв главе 15, кадгерин выполняет, кроме того, очень важнуюсигнальную функцию (см. рис. 15.77).В адгезионных контактах также принимает участие дальний родственник этих белков,p120-катенин, помогающий регулировать сборкуцелого комплекса.

Если искусственно снизить выработку p120-катенина, то кадгерины быстро деградируют и межклеточная адгезия нарушается.Искусственное повышение уровня p120-катенинаоказывает противоположное действие. Возможно, что клетки используют изменение уровняp120-катенина или его фосфорилированности длярегуляции прочности адгезии. В любом случае,связь с актином, судя по всему, очень важнадля эффективного межклеточного соединения,поскольку классические кадгерины, у которыхотсутствует цитоплазматический домен, не могут надежно скреплять клетки.19.1.8.  Адгезионные контакты координируютактин‑опосредованную подвижность соседних клетокАдгезионные контакты во многом определяют морфологию многоклеточныхструктур в теле животного.

Выступая в роли посредника при связывании актиновыхфиламентов одной клетки с актиновыми филаментами ее соседей, они позволяютклеткам в ткани координировать движения своих актиновых цитоскелетов.Адгезионные контакты могут принимать различные формы. Во многих неэпителиальных тканях они имеют вид небольших точек или полос, которые организуютнепрямую связь между кортикальными актиновыми филаментами двух взаимодействующих клеток. В сердечной мышце (см. главу 23) они прикрепляют актиновыепучки к сократительному аппарату и действуют параллельно с десмосомами, соединяя сократительные клетки торец к торцу.

(Обращенные друг к другу поверхностимышечных клеток, на которых расположены эти соединения, при окрашиванииотчетливо видны в световой микроскоп и имеют вид так называемых вставочныхдисков.) Но наиболее типичные примеры адгезионных соединений можно обнаружить в эпителии, где они часто формируют непрерывный адгезионный пояс (илипоясок сцепления) непосредственно под апикальной поверхностью эпителия. Поясоксцепления окружает каждую из взаимодействующих клеток пласта (рис. 19.15).Изнутри к адгезионному поясу каждой клетки подходит сократительный пучок1756Часть 5.

Клетки в контексте их совокупностиРис. 19.15. Адгезионные контакты между эпителиальными клетками в тонком кишечнике. Эти клеткиспециализируются на поглощении питательных веществ; на их апикальной поверхности, обращеннойв просвет кишки, находится множество микроворсинок (отростков, служащих для увеличения площадипоглощающей поверхности). Адгезионные контакты формируют поясок сцепления, окружающий каждуюиз взаимодействующих клеток. Для него характерно наличие актиновых филаментов, идущих вдоль поверхности мембраны в месте контакта. Пучки актиновых филаментов связаны с кадгеринами посредствомвнутриклеточных якорных белков.

Кадгерины пересекают плазматическую мембрану, а внеклеточныедомены кадгеринов на соседних клетках гомофильно связываются. Таким образом, пучки актиновыхфиламентов соседних клеток оказываются соединенными друг с другом.актиновых филаментов, ориентированный параллельно плазматической мембране и прикрепленный к ней при помощи кадгеринов и ассоциированных с нимивнутриклеточных якорных белков.

Таким образом, актиновые пучки с помощьюкадгеринов и якорных белков связаны в обширную межклеточную сеть. Эта сетьможет сокращаться, используя белки миозинового двигателя (см. главу 16), обеспечивая подвижность, необходимую для важнейших процессов морфогенеза животных — формирования трубок, везикул и других подобных структур из пластаэпителиальных клеток (рис.