Биофизики измерили силу, определяющую судьбу живых клеток

Новый лабораторный метод тензионного калибровочного троса (TGT), разработанный в Университете Иллинойса, позволяет измерять молекулярные силы, регулирующие функции клеток, и имеет широкие перспективы для исследований стволовых клеток, рака, инфекционных заболеваний и иммунологии.

Клетки организма общаются с окружающей средой — соседними клетками и матриксом — через рецепторы в мембране. Активация этих рецепторов запускает ключевые процессы: размножение, дифференцировку стволовых клеток, адгезию и миграцию.

Суть метода TGT:

• Исследователи во главе с Тэкчипом Ха и Сюэфэном Ван использовали интегрин — рецепторный белок, активирующий адгезию клетки при связывании с лигандом.
• В качестве «удочек» для лигандов использовали нити ДНК с регулируемой прочностью на разрыв.
• Меняя точки крепления вдоль двойной спирали ДНК, можно настроить силу разрыва: низкая (расплетание спирали), высокая (сдвиг нитей) или промежуточная.
• Если сила, прикладываемая клеткой через интегрин, превышает прочность «лески» (ДНК-троса), связь рвётся и адгезия не активируется.

Ключевое открытие:

Учёные обнаружили, что для активации адгезии через интегрин требуется чётко определённая «квантовая» сила около 40 пиконьютонов (пН). Клетки прилипали к поверхности с лигандами на тросах, выдерживающих 43 пН, но не на поверхности с тросами на 33 пН.

Значение и перспективы:

Метод TGT впервые позволил измерить силу на уровне одной молекулы, необходимую для механической передачи сигнала, регулирующего функцию клетки. Это открывает путь к управлению поведением клеток, например, раковых или стволовых, через механические свойства их окружения, что имеет огромное значение для будущих медицинских вмешательств.