Desmosomen und Adherens Junctions

Desmosomen und Adherens Junctions sind die wichtigsten Verankerungsstellen, die Zellen mechanisch zusammenhalten. Beide basieren auf Cadherin-Adhäsionsproteinen, koppeln aber an unterschiedliche Zytoskelettsysteme: Adherens Junctions sind mit dem Aktinfilamentnetzwerk verbunden, während Desmosomen die Intermediärfilamente verankern, was den Geweben zusammen die Festigkeit verleiht, Dehnung und Scherkräften zu widerstehen.

Definition

Adherens Junctions und Desmosomen sind verankernde Zellverbindungen, bei denen Adhäsionsproteine der Cadherin-Familie Zellen miteinander verbinden und über zytoplasmatische Plaqueproteine an das Zytoskelett anknüpfen: Klassische Cadherine und Catenine verbinden Adherens Junctions mit Aktinfilamenten, während desmosomale Cadherine und Plakine Desmosomen mit Intermediärfilamenten verbinden.

Scope

Dieses Thema behandelt die beiden Cadherin-basierten Verankerungsstellen – die Adherens Junction (Zonula adhaerens) und das Desmosom (Macula adhaerens) – einschließlich ihrer Adhäsionsproteine, der zytoplasmatischen Plaqueproteine, die sie mit dem Zytoskelett verbinden, und ihrer kontrastierenden Verbindungen zu Aktin- versus Intermediärfilamenten. Es wird als Referenz- und Bildungsbeitrag und nicht als klinische Leitlinie behandelt.

Key concepts

• Verankerungs-Zellverbindungen
• Adherens Junction (Zonula adhaerens)
• Desmosom (Macula adhaerens)
• Klassische Cadherine und Catenine
• Desmosomale Cadherine (Desmogleine, Desmocollin)
• Plaqueproteine (Plakoglobin, Plakophilin, Desmoplakin)
• Aktinfilament- versus Intermediärfilament-Verankerung

Mechanisms

Beide Junctions verwenden kalziumabhängige Cadherine, deren extrazelluläre Domänen die Adhäsion zwischen Zellen vermitteln und deren zytoplasmatische Schwänze Plaqueproteine rekrutieren, die an das Zytoskelett anknüpfen. In der Adherens Junction binden klassische Cadherine (wie E-Cadherin) Beta-Catenin und p120-Catenin und verbinden sich über Alpha-Catenin mit dem Aktinfilamentnetzwerk, wodurch ein kontinuierliches Adhäsionsband nahe dem apikalen Pol gebildet wird. Im Desmosom binden desmosomale Cadherine (Desmogleine und Desmocollin) Plaqueproteine – Plakoglobin, Plakophilin und Desmoplakin –, die Intermediärfilamente verankern und punktförmige Nieten bilden, die mechanische Belastungen über das Gewebe verteilen. Diese Arbeitsteilung bedeutet, dass Adherens Junctions und Desmosomen einander ergänzen, wobei erstere kontraktil und dynamisch sind, letztere eine robuste, lasttragende Anheftung bieten.

Clinical relevance

Da Desmosomen und Adherens Junctions den mechanischen Zusammenhalt von Epithelien und Herzmuskel gewährleisten, werden ihre Komponenten im Kontext der Gewebeintegrität untersucht. Dieser Eintrag stellt Struktur und Mechanismus zu Referenz- und Bildungszwecken dar und ist keine Grundlage für Diagnose oder Behandlung.

History

Desmosomen und die intermediäre (Adherens) Junction wurden morphologisch von Farquhar und Palade (1963) als eigenständige Elemente des epithelialen Junktionalen Komplexes definiert. Die Identifizierung der Cadherine durch Takeichi und Kollegen sowie die spätere Analyse der Catenin- und Plaqueprotein-Maschinerie etablierten beide Junctions als Cadherin-basierte Adhäsionssysteme, die sich hauptsächlich in ihren zytoskelettalen Partnern unterscheiden.

Key figures

• Masatoshi Takeichi
• Barry Gumbiner
• William Weis
• Andrew Kowalczyk
• Marilyn Farquhar

Seminal works

• farquhar-palade-1963
• yap-1997
• meng-takeichi-2009
• delva-2009

Frequently asked questions

Wie unterscheiden sich Desmosomen von Adherens Junctions?

Beide sind Cadherin-basierte Verankerungs-Zellverbindungen, aber Adherens Junctions verbinden sich mit dem Aktinfilamentnetzwerk und bilden oft ein kontinuierliches Band, während Desmosomen spezialisierte desmosomale Cadherine und Plaqueproteine verwenden, um Intermediärfilamente an punktförmigen Stellen zu verankern.

Welche Rolle spielt Kalzium in diesen Junctions?

Die Cadherine, die die Adhäsion in beiden Junctions vermitteln, sind kalziumabhängig; die Kalziumbindung versteift ihre extrazellulären Domänen und ist erforderlich, damit sie Partner-Cadherine auf benachbarten Zellen binden können.