Структуры цитоскелета организуют движение рецепторов на поверхности клетки
Исследователи из Гарвардской медицинской школы обнаружили, что элементы цитоскелета клетки играют ключевую роль в организации движения рецепторов на её поверхности — белков, которые позволяют клетке получать сигналы извне.
Открытие, опубликованное 19 августа в журнале Cell, заполняет фундаментальный пробел в понимании того, как клетки взаимодействуют с биохимическими сигналами, включая фармацевтические препараты. Это может иметь серьёзные последствия для разработки лекарств и лечения рака и других заболеваний.
Динамическая организация вместо «ожидания»
Изучая движение рецептора CD36 в человеческих макрофагах (иммунных клетках), учёные выяснили, что «покоящиеся» клетки активно готовятся к приёму сигналов. Раньше считалось, что рецепторы пассивно ждут появления химического сигнала, чтобы затем объединиться в кластеры (CD36, например, обнаруживает окисленный LDL, участвующий в атеросклерозе, и для передачи сигнала требует кластеризации).
Новое исследование показывает иную картину: движение рецепторов в «покое» функционально значимо и организовано цитоскелетом.
Три типа движения рецепторов
С помощью алгоритма автоматического отслеживания частиц и съёмки отдельных молекул в реальном времени были выявлены три типа движения рецепторов, чувствительных к сетке актиновых волокон цитоскелета у поверхности клетки:
- Свободное блуждание по поверхности клетки.
- Временное застревание в «клетке» из актиновых нитей.
- Линейное перемещение по «коридорам».
«Коридоры» для встреч и кластеризации
Линейные пути движения рецепторов следуют вдоль микротрубочек цитоскелета, расходящихся от ядра. В этих узких «коридорах», свободных от актиновых нитей, рецепторы перемещаются более свободно, регулярно сталкиваются друг с другом и образуют кратковременные кластеры.
Как именно формируются эти коридоры, остаётся загадкой. Учёные предполагают, что они возникают в результате взаимодействия микротрубочек и актина, который «убирается» с пути рецепторов.
Функциональная проверка и аналогия
Когда исследователи нарушили структуру цитоскелета и «коридоры» исчезли, клетка перестала эффективно реагировать на сигнал (oxLDL). Это подтвердило, что предварительно формируемые кластеры важны для передачи сигнала.
Автор исследования Хулуд Жакман сравнивает рецепторы в линейных путях с людьми в коридоре офисного здания: они с большей вероятностью столкнутся и пообщаются с коллегами, чем те, кто сидит в кабинетах («рецепторы в актиновых клетках») или блуждает по городу («свободно блуждающие рецепторы»).
Значение для медицины
Учёные подчёркивают, что механическая природа этих структур и их связь с химической и механической средой клетки могут быть ключом к пониманию работы здоровых и больных клеток.
Гауденц Данузер высказывает провокационную гипотезу: известно, что опухолевые ткани механически жёстче нормальных. Широкая вариация механических свойств раковых тканей у разных пациентов может быть ключевой причиной неодинакового успеха химиотерапий, нацеленных на рецепторы клеточной поверхности.
«Пока большинство исследований сосредоточено на онкогенах и супрессорах опухолей, именно внутреннее изменение механики раковой ткани может вести к изменению сигналинга. Я думаю, нам абсолютно необходимо это изучить», — заявил Данузер.