Структура кадгерин-катенин-актин создает силу внутри и между клетками живых тканей

Новое исследование Стэнфордского университета раскрывает механические силы, действующие внутри и между живыми клетками, что важно для понимания формирования тканей и органов.

В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, междисциплинарная группа под руководством инженера-химика Александра Данна смогла измерить и визуализировать эти силы.

Визуализация силы

Клетки — это сложные биологические машины, форма и движение которых зависят от белков. Ключевую роль играют:

• Кадгерины — белки на внешней стороне мембраны, которые, подобно липучке (Velcro), связывают клетки друг с другом.
• Актин и миозин — внутренние «мышцы» клетки, создающие напряжение и придающие ей форму.
• Катенины — белки, связывающие кадгерины с актиновыми волокнами внутри клетки.

Исследование показало, что структура актин-катенин-кадгерин передает силу внутри клетки, а кадгерин может передавать механические силы от одной клетки к соседней. Это форма механической коммуникации, которая может указывать клетке, как позиционироваться в ткани, когда делиться и когда остановиться.

Метод исследования

Для измерения силы между клетками команда использовала молекулярный силовой сенсор, разработанный в Университете Вирджинии. Сенсор сочетает флуоресцентные белки медузы с упругим белком паучьего шелка. Гены сенсора встроили в ДНК клеток почки собаки. При освещении клетки светились разными цветами в зависимости от степени растяжения сенсора, который был встроен в молекулы кадгерина.

Управляя активностью миозина, актина и катенина, ученые подтвердили, что эти белки связаны и лежат в основе передачи механической силы внутри и между клетками. С помощью стеклянных микрoигл команда также показала, что при растяжении одной клетки сила передается соседней через кадгериновый контакт.

«Теперь мы знаем, что клетка тонко контролирует баланс своих внутренних сил и может обнаруживать силу, действующую извне от соседей. Но мы почти ничего не знаем о том, как это происходит», — сказал Данн.