Клеточные взаимодействия адаптируются к жесткости среды

Способность клеток тканей прилипать друг к другу критически важна для многих физиологических и патологических процессов. Однако нормальным живым клеткам нужно не просто крепко держаться — они должны отслеживать свое окружение и реагировать соответствующими изменениями формы, миграции и пролиферации. Новое исследование, опубликованное 16 февраля в Biophysical Journal, дает интригующее представление о том, как механическое взаимодействие с внешней средой влияет на форму клетки и силы, генерируемые её внутренним «скелетом» (цитоскелетом).

Кадгерины — это белки клеточной мембраны, регулирующие межклеточные связи, устанавливая прямую связь между молекулой кадгерина в соседней клетке и собственным внутренним каркасом клетки (цитоскелетом). «Межклеточные соединения на основе кадгерина — это основной способ передачи силы внутри тканей, — объясняет автор исследования доктор Бенуа Ладу из Университета Париж Дидро. — Лучшее понимание того, как механические силы и клеточное натяжение влияют на формирование кадгериновых контактов, может помочь объяснить, как поддерживается целостность нормальной ткани и что способствует метастазированию рака».

Предыдущие исследования изучали клетки, растущие на покрытых кадгерином стеклянных поверхностях. Однако в тканях тела нет биологического эквивалента с жесткостью стекла. Чтобы лучше понять, как кадгерины функционируют в более физиологических условиях, доктор Ладу, доктор Рене Меж и их коллеги измерили реакцию клеток, выращенных на покрытых кадгерином субстратах с различной жесткостью, соответствующей разной упругости, с которой клетки сталкиваются в естественной тканевой микросреде.

Исследователи обнаружили, что клетки, культивируемые на более мягких поверхностях, были менее распластаны и имели более дезорганизованный цитоскелет по сравнению с клетками, растущими на более жестких поверхностях. «Чем жестче субстраты, тем больше средние силы тяги и тем более развитыми были кадгериновые адгезии», — сообщает доктор Меж. Ингибирование миозина II, ключевого компонента цитоскелета, уменьшало силы тяги и приводило к исчезновению кадгериновых адгезий, что указывает на необходимость цитоскелета для поддержания клеточных сил тяги.

«В совокупности наши результаты показывают, что сила кадгериновых адгезий зависит как от внутреннего натяжения, так и от жесткости окружающей среды, и что кадгериновые адгезии обладают неким механизмом сенсора силы, чтобы адаптировать свою силу к жесткости внутриклеточной и внеклеточной сред, — заключает доктор Ладу. — Перестройка клеточных контактов для создания соответствующих сил может быть особенно значимой во время эмбриогенеза, для целостности ткани или метастазирования опухоли».