Обнаружен ключевой механизм миграции клеток, включая раковые

Исследователи из Университета Массачусетса в Амхерсте выявили неожиданные и мощные регуляторные функции у протеазы ADAM 13. Это открытие перспективно для понимания миграции опухолевых клеток и распространения рака в организме. Результаты, опубликованные в журнале Developmental Cell, также могут помочь идентифицировать гены, активные при таких врожденных дефектах, как расщелина нёба.

Доминик Альфандари, Элен Кузен и их коллеги при поддержке Национальных институтов здоровья (NIH) отслеживали отдельные клетки в эмбрионах лягушки, чтобы понять, как протеаза ADAM 13 контролирует белки в черепном нервном гребне для формирования челюсти и лица. Миграция клеток черепного нервного гребня характерна для всех позвоночных, включая человека, а дефекты в их образовании или миграции приводят к тяжелым лицевым аномалиям.

ADAM 13 принадлежит к группе протеаз — белков, которые разрезают другие белки, меняя их функцию. Исследования Альфандари и коллег привели к открытию ранее упущенной из виду, «удивительной» способности ADAM 13 направлять миграцию клеток. Как отмечает Альфандари, «всё, что мы обнаружим, можно адаптировать для исследований рака. Например, это открытие может научить нас тому, как раковые клетки мигрируют в организме, чтобы поражать новые органы. Мы можем научиться это предотвращать».

Он добавляет: «Многие опухоли используют протеазы ADAM для роста, стимулируя кровоток или ангиогенез. Они также помогают клеткам мигрировать из первоначального места опухоли, создавая метастазы».

Как и другие, молекулярный биолог описывает двухкомпонентную протеазу ADAM 13 как действующую подобно ножницам: «лезвия» всегда работают на внешней поверхности клетки, а «ручки» — внутри. В отличие от роли внеклеточного сегмента ADAM 13 в направлении миграции, активность его внутриклеточной части оставалась незамеченной. «Последние 15 лет все думали, что всё действие происходит на внешней поверхности, — объясняет Альфандари. — Но наши эксперименты это изменили».

Они с коллегами были поражены, обнаружив (частично путем мутации ADAM 13), что цитоплазматическая, внутренняя часть отправилась в новом направлении, проникла в ядро клетки и начала действовать полностью независимо. «Ключевым экспериментом было выражение двух разных белков: одного, соответствующего цитоплазматическому домену, и другого — внеклеточному домену. Это показало, что ADAM 13 действует по-разному в двух областях», — говорит он.

Более того, эта форма ADAM 13 активирует экспрессию генов, связанных с её новой идентичностью, что знаменует полную трансформацию роли. Альфандари предлагает аналогию: «Это как если бы ручка ножниц, достигнув ядра клетки, внезапно превратилась в сотовый телефон. Раньше мы думали, что часть протеаз, находящаяся в цитоплазме, важна только для контроля активности протеазы снаружи. Теперь мы показали, что внутренняя часть отличается и может играть важную роль в развитии и регуляции функции клетки».

Альфандари и коллеги также подчеркивают, что их эксперименты особенно убедительны, поскольку проводятся на отдельных клетках в живых эмбрионах лягушки, а не изолированно в пластиковых чашках. «Мы изучаем архитектуру в трёх измерениях и в живой ткани, как всё это сочетается и работает в реальном эмбрионе. Святой Грааль — понять функцию гена в реальной жизни».

Молекулярный биолог резюмирует работу своей лаборатории: «Это как иметь все части автомобиля, разбросанные у вас во дворе. Без пошаговых инструкций вы никогда не соберёте машину из этой кучи деталей. Наша работа — использовать всю доступную информацию, чтобы понять, как эти отдельные клетки объединяются, чтобы функционировать и построить нечто большее, чем сумма частей».