Клетки меняют натяжение, чтобы легче проходить через тканевые барьеры
Клетки легче проникают через тканевые барьеры в организме, когда эти барьеры становятся менее жёсткими. К такому выводу пришла группа исследователей под руководством профессора Дарии Зиххаус из Института науки и технологий (IST Austria), включая первого автора и постдока Апарну Ратиш. Исследование опубликовано в журнале Developmental Cell. Этот механизм ранее был неизвестен.
Некоторые клетки, например иммунные или раковые, должны уметь перемещаться из одной ткани в другую. Но тканевые барьеры часто состоят из плотно прилегающих друг к другу клеток, что затрудняет миграцию. В новом исследовании учёные обнаружили, что у плодовой мушки Drosophila melanogaster макрофагам (тип иммунных клеток) легче протиснуться через барьер, когда сигнал изменяет натяжение клеток, образующих эту "стену". "Мы обнаружили новый механизм, облегчающий движение клеток через тканевые барьеры", — объясняет Дария Зиххаус.
Новый отличный механизм
Исследователи изучали движение макрофагов в эмбрионе плодовой мушки. Эти клетки должны пройти через ткань под названием гермбанд. Учёные обнаружили, что мигрирующие макрофаги задерживаются у этого барьера. Их задача облегчается, когда сигнал, посылаемый клеткам барьера, снижает их натяжение. Это изменение делает клетки барьера менее жёсткими и более деформируемыми, позволяя макрофагам легче просачиваться между ними.
Интересно, что этот сигнал, который "приказывает" тканевому барьеру стать мягче, — это Eiger, аналог фактора некроза опухоли (TNF) у дрозофилы. Связываясь со своим рецептором Grindelwald, Eiger изменяет локализацию другого белка, Patj, который контролирует активность Myosin — моторного белка, необходимого для создания и поддержания клеточного натяжения.
Клетки как резиновые ленты
Для проверки гипотезы учёные использовали технику лазерной абляции, чтобы разрезать край клеток под микроскопом. Подобно тому, как концы лопнувшей резинки разлетаются в стороны, разрезанные края клетки расходятся. Чем больше было натяжение в клетке, тем быстрее расходятся её края. Измерив скорость расхождения, можно рассчитать исходное натяжение.
В мутантных эмбрионах, где молекула Eiger не сигнализирует клеткам барьера, активность Myosin в клетках выше, и клетки "разлетаются" быстрее, чем в клетках дикого типа, то есть находятся под большим натяжением.
"Когда натяжение в окружающих клетках выше, миграция иммунных клеток через барьер снижается. Мы показали физические эффекты этих молекулярных изменений и определили новый путь действия TNF", — объясняет Дария Зиххаус.
Апарна Ратиш, первый автор исследования, отмечает активный процесс инвазии: "Макрофаги проталкиваются между клетками. Они силой пробиваются в пространство и формируют окружающую ткань. Это проталкивание должно контролироваться и направляться, что приводит к активному вторжению".
Поскольку сигнальные молекулы TNF также играют важную роль у позвоночных, результаты могут иметь значение и за пределами плодовой мушки. "У нас есть некоторые данные, что TNF играет роль в миграции иммунных клеток во время развития позвоночных. Так что наши результаты могут быть важны и в контексте позвоночных", — говорит Зиххаус.