HEMIDESMOSOMEN: BESCHREIBUNG, STRUKTUR UND FUNKTIONEN - BIOLOGIE - 2025

Die Hemidesmososmen sind asymmetrische Erscheinungsstrukturen, die Epithelzellen verbinden. Die Basaldomänen der Zelle sind mit der darunter liegenden Basallamina verbunden. Sie sind besonders wichtig in Geweben, die unter ständiger mechanischer Spannung stehen.

Diese epithelialen Übergänge sind dafür verantwortlich, die globale Stabilität des Epithelgewebes aufgrund der Beteiligung der Zwischenfilamente des Zytoskeletts und der verschiedenen Komponenten der Basallamina zu erhöhen. Das heißt, sie fördern stabile Adhäsionen im Bindegewebe.

Schema einer Zelle und ihrer Gewerkschaften. 1. Basalmembran, 2. Zellkern, 3. Zytoplasma, 4. Desmosom, 5. Hemidesmosom.
Quelle möglich2006

Der Begriff Hemidesmosom kann irreführend sein. Obwohl es stimmt, dass ein Hemidesmosom einem „halben“ Desmosom ähnelt (eine andere Art von Struktur, die mit der Adhäsion zwischen benachbarten Zellen verbunden ist), fallen nur wenige der biochemischen Komponenten zwischen beiden Strukturen zusammen, sodass die Ähnlichkeit völlig oberflächlich ist.

Bei der Klassifizierung von Zellübergängen werden Hemidesmosomen als Ankerübergänge betrachtet und zusammen mit engen Übergängen, Gürteldesmosomen und Punktdesmosomen gruppiert.

Ankerübergänge sind dafür verantwortlich, die Zellen zusammenzuhalten, während die entgegengesetzte Kategorie (Gap Junctions) Kommunikationsfunktionen zwischen benachbarten Zellen hat.

Beschreibung

Zellen sind die Bausteine ​​von Lebewesen. Die Analogie mit einem Ziegelstein oder einem Strukturblock versagt jedoch in gewisser Hinsicht. Im Gegensatz zu den Bausteinen eines Gebäudes haben benachbarte Zellen eine Reihe von Verbindungen und kommunizieren miteinander.

Zwischen den Zellen gibt es verschiedene Strukturen, die sie verbinden und sowohl Kontakt als auch Kommunikation ermöglichen. Eine dieser Verankerungsstrukturen sind Desmosomen.

Hemidesmosomen sind Zellkontakte, die in verschiedenen Epithelien vorkommen und ständigem Abrieb und mechanischen Kräften ausgesetzt sind.

In diesen Regionen besteht aufgrund mechanischer Beanspruchung eine mögliche Trennung zwischen Epithelzellen und dem darunter liegenden Bindegewebe. Der Begriff Hemidesmosom stammt aus der offensichtlichen Ähnlichkeit mit halben Desmosomen.

Sie sind häufig in der Haut, der Hornhaut (eine Struktur im Auge), verschiedenen Schleimhäuten der Mundhöhle, der Speiseröhre und der Vagina.

Sie befinden sich auf der Basalzelloberfläche und erhöhen die Adhäsion der Basallamina.

Struktur

Ein Desmosom ist eine asymmetrische Verbindungsstruktur, die aus zwei Hauptteilen besteht:

• Eine innere zytoplasmatische Schicht, die in Verbindung mit Zwischenfilamenten gefunden wird - letztere werden auch als Keratine oder Tonofilamente bezeichnet.
• Die zweite Komponente von Hemidesmosomen ist die äußere Membranplatte, die für die Verbindung des Hemidesmosoms mit der Basallamina verantwortlich ist. Die Ankerfilamente (bestehend aus Laminin 5) und Integrin nehmen an dieser Assoziation teil.

Proteine, aus denen das Hemidesmosom besteht

In der Plaque von Hemidesmosomen befinden sich die folgenden Hauptproteine:

Plectin

Plectin ist für die Bildung von Vernetzungen zwischen den Zwischenfilamenten und der Adhäsionsplatte des Desmosoms verantwortlich.

Es wurde gezeigt, dass dieses Protein die Fähigkeit besitzt, mit anderen Strukturen wie Mikrotubuli, Aktinfilamenten usw. zu interagieren. Daher sind sie entscheidend für die Interaktion mit dem Zytoskelett.

BP 230

Seine Funktion besteht darin, die Zwischenfilamente an der intrazellulären Adhäsionsplatte zu fixieren. Es heißt 230, da seine Größe 230 kDa beträgt.

Das BP 230-Protein wurde mit verschiedenen Krankheiten in Verbindung gebracht. Das Fehlen eines ordnungsgemäß funktionierenden BP 230 verursacht einen Zustand, der als bullöses Pemphigoid bezeichnet wird und das Auftreten von Blasen verursacht.

Bei Patienten, die an dieser Krankheit leiden, war es möglich, ein hohes Maß an Antikörpern gegen die Bestandteile von Hemidesmosomen nachzuweisen.

Erbina

Es ist ein Protein mit einem Molekulargewicht von 180 kDa. Es ist an der Verbindung zwischen BP 230 und den Integrinen beteiligt.

Integrine

Im Gegensatz zu Desmosomen, die reich an Cadherinen sind, enthalten Hemidesmosomen hohe Mengen eines Proteintyps, der als Integrine bezeichnet wird.

Insbesondere fanden wir das α ₆ β ₄ -Integrinprotein . Es ist ein Heterodimer, das aus zwei Polypeptidketten besteht. Es gibt eine extrazelluläre Domäne, die in die Basallamina eintritt und Wechselwirkungen mit Lamininen herstellt (Laminin 5).

Die Verankerungsfilamente sind durch Laminin 5 gebildete Moleküle, die sich in der extrazellulären Region von Hemidesmosomen befinden. Die Filamente erstrecken sich von den Integrinmolekülen bis zur Basalmembran.

Diese Wechselwirkung zwischen Laminin 5 und dem genannten Integrin ist entscheidend für die Bildung des Hemidesmosoms und die Aufrechterhaltung der Adhäsion im Epithel.

Wie bei BP 230 wurde die falsche Funktionalität der Integrine mit bestimmten Pathologien in Verbindung gebracht. Eine davon ist die bullöse Epidermolyse, eine erbliche Hauterkrankung. Patienten, die an dieser Krankheit leiden, haben Mutationen im Gen, das für Integrine kodiert.

Kollagen Typ XVII

Sie sind Proteine, die Membranen kreuzen und ein Gewicht von 180 kDa haben. Sie hängen mit der Expression und Funktion von Laminin 5 zusammen.

Biochemische und medizinische Studien dieses wichtigen Proteins haben seine Rolle bei der Hemmung der Migration von Zellen im Endothel während des Prozesses der Angiogenese (Bildung von Blutgefäßen) aufgeklärt. Darüber hinaus reguliert es die Bewegungen von Keratinozyten in der Haut.

CD151

Es ist ein 32 kDa Glykoprotein und spielt eine unverzichtbare Rolle bei der Akkumulation von Integrinrezeptorproteinen. Diese Tatsache ermöglicht es, Wechselwirkungen zwischen Zellen und der extrazellulären Matrix zu erleichtern.

Es ist wichtig, die Begriffe Ankerfilamente und Ankerfibrillen nicht zu verwechseln, da beide in der Zellbiologie häufig verwendet werden. Die Ankerfilamente bestehen aus Laminin 5 und Kollagen Typ XVII.

Im Gegensatz dazu bestehen die Verankerungsfibrillen aus Kollagen Typ VII. Beide Strukturen spielen unterschiedliche Rollen bei der Zelladhäsion.

Eigenschaften

Die Hauptfunktion von Hemidesmosomen ist die Anlagerung von Zellen an die Basallamina. Letzteres ist eine dünne Schicht extrazellulärer Matrix, deren Funktion darin besteht, Epithelgewebe und Zellen zu trennen. Wie der Name schon sagt, besteht die extrazelluläre Matrix nicht aus Zellen, sondern aus externen Proteinmolekülen.

In einfacheren Worten; Hemidesmosomen sind molekulare Strukturen, die sicherstellen, dass unsere Haut zusammenhält und wie eine Art Schraube wirkt.

Sie befinden sich in Regionen (Schleimhaut, Augen ua), die ständig mechanischer Belastung ausgesetzt sind, und ihre Anwesenheit trägt dazu bei, die Vereinigung zwischen Zelle und Lamina aufrechtzuerhalten.

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