Как клетки быстро восстанавливают и поддерживают свою структуру

Исследователи из Института рака Хантсмана (HCI) при Университете Юты обнаружили, что белок зиксин необходим для поддержания и восстановления цитоскелета клетки — её внутреннего каркаса, выполняющего роль мышц и костей. Это открытие имеет значение для изучения рака и других заболеваний, поскольку изменения цитоскелета часто связаны с патологиями. Исследование опубликовано 14 сентября 2010 года в журнале Developmental Cell.

Клетки, как и люди, подвергаются различным стрессам. Один из них — механический стресс от приложения физической силы — испытывают многие органы: лёгкие, растягивающиеся при дыхании; сердце, работающее при каждом ударе; матка во время интенсивных сокращений при родах. Учёные исследовали, как живые клетки реагируют на такой стресс. Оказалось, что механическое напряжение может повреждать цитоскелет, но у клеток есть специальный механизм, который быстро распознаёт повреждения и устраняет их.

Когда среда клетки меняется и на неё действует стресс, пучки цитоскелета — актиновые стресс-волокна — могут буквально начать рваться, но затем быстро восстанавливаются. Этот процесс начинается в течение секунд и позволяет клетке сохранить структуру. Белок зиксин необходим для поддержания и ремонта актинового цитоскелета. Экспрессия зиксина подавлена при некоторых видах рака. Будущие эксперименты должны выяснить, является ли потеря этого пути восстановления в опухолевых клетках причиной нарушения цитоскелета, характерного для раковых клеток.

Исследователи изучали процесс, визуализируя живые клетки, экспрессирующие флуоресцентно меченые белки цитоскелета. Это позволило наблюдать механизм, с помощью которого актиновые стресс-волокна поддерживают гомеостаз (баланс). Механизм восстановления напрямую запускался силовым воздействием и служил для снятия механического напряжения с актиновых волокон, что, в свою очередь, обеспечивало систему быстрого реагирования на изменения силы во внеклеточной среде.