Как клетки избегают препятствий в сложной среде

Исследователи из группы Альбы Дис-Муньос в EMBL Гейдельберг обнаружили новый молекулярный путь, который помогает мигрирующим клеткам распознавать препятствия и менять направление движения.

Механизм навигации

Клетки движутся, вытягивая свою внешнюю мембрану и цитоплазму, образуя «ведущий край». Этот выступ стабилизируется цитоскелетом из актиновых филаментов. Однако при столкновении с препятствием (другой клеткой или барьером) ведущий край уплощается, что меняет кривизну мембраны.

Ключевой белок-сенсор

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, идентифицирован белок Snx33 как критический регулятор этого процесса. Он принадлежит к большому семейству BAR-domain белков, известных своей способностью чувствовать кривизну мембран.

• Функция Snx33: При изменении кривизны из-за столкновения с препятствием Snx33 рекрутирует молекулярные механизмы, которые ингибируют актиновый цитоскелет.
• Результат: Это помогает клетке медленно растворить ведущий край и начать движение в другом направлении.
• Эксперимент: Клетки с генетически удалённым Snx33 были медленнее в навигации в переполненной среде или среде с барьерами.

Широкие последствия

«Из наших наблюдений складывается картина, где разнообразие BAR-domain белков позволяет клеткам декодировать и реагировать на информацию о кривизне мембраны уникальными способами», — сказала Эва Ситарска, первый автор исследования.

Учитывая повсеместную распространённость BAR-domain белков, аналогичные навигационные механизмы могут использоваться:

• Иммунными клетками (как в данном исследовании)
• Метастазирующими опухолевыми клетками
• Эмбриональными клетками во время развития
• Свободноживущими одноклеточными микроорганизмами

«Мы определили молекулярного привратника, который говорит клетке: "Вы наткнулись на препятствие, идите в другом направлении"», — сказала Дис-Муньос. Общий принцип — чувство кривизны и активация нижестоящих молекулярных путей — может применяться на гораздо более широких масштабах длины и времени, возможно, даже на уровне тканей.

Будущие исследования

Исследование даёт импульс для дальнейшего изучения белков, чувствительных к кривизне. «В клетках млекопитающих существует более 80 различных белков, предположительно чувствующих кривизну, и их всё ещё открывают», — сказала Ситарска. Большинство из этих белков всё ещё плохо изучены.