A estrutura da célula, tecido e órgão é mantida por moléculas de adesão célula-célula que conectam células opostas. As caderinas são uma classe de moléculas de adesão célula-célula essenciais para a formação e integridade do tecido, e defeitos na função das caderinas causam várias doenças (por exemplo, invasão de câncer). A caderina se projeta da superfície da célula e se liga a outra caderina em uma célula oposta para mediar a adesão célula-célula. O processo de ligação da caderina compreende principalmente duas etapas de dimerização:formação do dímero X e formação do dímero de troca de fita (SS-) dos domínios extracelulares (ectodomínios) da caderina. No entanto, outras interações além daquelas envolvendo a formação dos dímeros X e SS também foram propostas, e o mecanismo de ligação preciso da caderina permanece controverso.
Shigetaka Nishiguchi do ExCELLS, Takayuki Uchihashi do ExCELLS e da Universidade de Nagoya e Tadaomi Furuta da Tokyo Tech aplicaram microscopia de força atômica de alta velocidade (HS-AFM) para explorar o mecanismo de ligação das caderinas. O HS-AFM pode permitir a visualização de estruturas e dinâmicas de moléculas únicas em solução na escala nanométrica com resolução de tempo de menos de um segundo tocando e digitalizando diretamente a superfície das proteínas através de uma sonda de ponta afiada. O HS-AFM revelou que as caderinas existiam como estruturas diméricas múltiplas, que com base em sua morfologia podem ser classificadas como dímeros em forma de W, cruz e S.

Além disso, os cientistas conduziram análises de modelagem estrutural e mutacional e descobriram que dímeros em forma de W e cruz correspondiam a dímeros SS conhecidos e dímeros semelhantes a X e que o dímero em forma de S é uma nova conformação. Os processos de ligação de caderinas visualizados diretamente por HS-AFM também revelaram que o processo de dimerização é concluído em um segundo através da conversão nos três tipos de estruturas diméricas acima mencionadas. Com base nessas observações do HS-AFM, os cientistas levantaram a hipótese de que o mecanismo de ligação progride através do movimento de deslizamento do dímero em forma de S seguido pelo movimento de inversão do dímero X para formar o dímero SS, que se acredita ser o último dímero de caderina estável.

Até o momento, o mecanismo de ligação das caderinas foi investigado principalmente usando análises estruturais e medições de células e soluções, que só podem analisar os estados de ligação refletidos pelo grande número de caderinas. A técnica HS-AFM recentemente aplicada revelou os processos de ligação de caderinas individuais em resolução de molécula única, o que não havia sido alcançado antes. A observação do HS-AFM abrirá o caminho para uma compreensão mais profunda do mecanismo de ligação das caderinas, que é importante para a organização em nível de tecido e órgão e doenças relacionadas à adesão célula-célula.

A pesquisa foi publicada em Proceedings of the National Academy of Sciences . + Explorar mais

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