Биологи раскрыли механизмы движения иммунных клеток

Иммунные клетки человека находят бактерии, следуя за химическими сигналами, которые те выделяют. Однако биохимические процессы внутри самих клеток, позволяющие им быстро перемещаться к бактериям, ранам и очагам инфекций (часто вызывая воспаление), были изучены хуже.

Команда биологов из Калифорнийского университета в Сан-Диего под руководством профессора Ричарда Фиртеля обнаружила ключевой элемент этой системы. В выпуске журнала Developmental Cell от 18 мая учёные сообщили об открытии ранее неизвестного белкового комплекса, который направляет движение амёб и иммунных клеток млекопитающих к их цели.

Исследование проводилось на Dictyostelium — простой социальной амёбе, которая является модельной генетической системой и обладает многими свойствами человеческих лейкоцитов. Её контролирует та же навигационная система, что и иммунные клетки млекопитающих, но её генетическая система проще, а выращивать её в лаборатории легче и быстрее.

В сотрудничестве с профессором Стивеном Бриггсом и старшим научным сотрудником его лаборатории Чжоусинем Шеном, постдок Паскаль Шаре (первый автор статьи) обнаружила крупный мультибелковый комплекс, названный «Sca1 комплекс». Было установлено, что он контролирует активность белка Ras, известного своей важной ролью в направлении движения клетки.

Ras связывает внутренний «компас» клетки, определяющий направление, с её молекулярными моторами. Это позволяет клетке двигаться к цели, создавая актин в частях клетки, ближайших к источнику пищи, и удаляя его с других концов клетки. Sca1 комплекс действует как навигатор, активируя Ras только в правильной точке на поверхности клетки и тем самым определяя направление движения.

Это постоянное расширение и сокращение содержимого клетки (цикл занимает около двух минут) контролируется Ras и Sca1 комплексом, а также другим белковым комплексом — TORC2 (Target of Rapamycin Complex 2), который помогает в химической навигации амёбы.

Биологи UCSD выяснили, что TORC2 подавляет активность Sca1 комплекса и Ras. Это позволяет клеткам регулировать работу своих молекулярных моторов, подобно термостату, который выключает печь при слишком высокой температуре или позволяет активности продолжаться.

«Мы знали, что Ras и другие компоненты находятся в передней части клетки, но не понимали, как они туда попадают и как активируются», — сказал Фиртель. «Теперь мы лучше понимаем, как белые кровяные клетки находят путь к инфекции. Мы выяснили, что эти клетки движутся высокорегулируемым образом. Открытие, сделанное Паскаль, — это не просто ещё один винтик в механизме понимания движения клеток. Она обнаружила новый фундаментальный механизм».

Новые результаты не только углубляют понимание того, как движутся клетки млекопитающих и амёбы, но и, вероятно, будут способствовать разработке новых лекарств для контроля воспаления и ограничения распространения опухолей в организме при метастазировании, когда раковые клетки используют тот же внутренний «компас», чтобы находить кровеносные сосуды и распространяться.

«Зная всех участников процесса и то, как всё работает в движении клеток, мы теперь можем предложить фармацевтическим компаниям больше биохимических мишеней для уменьшения воспаления и метастазирования», — сказала Шаре. «Благодаря этим открытиям мы теперь ближе к пониманию того, как белые кровяные клетки перемещаются к местам инфекции. И если мы понимаем биохимические пути на этом уровне, мы можем вмешаться таким образом, чтобы контролировать воспаление и метастазирование рака», — добавил Фиртель.

Исследователи подчеркнули, что понимание того, как эти белковые комплексы регулируют друг друга для ограничения или усиления движения клеток, имеет решающее значение для разработки новых препаратов, способных контролировать воспаление (например, при артрите) или метастазирование опухолей.