Отрицательная обратная связь делает клетки «чувствительными»

Новое исследование показало, что петли отрицательной обратной связи в системах клеточной сигнализации могут быть необходимы для способности клетки воспринимать силу стимула роста. Клетки, лишённые такой петли, становились нечувствительными к уровню стимула, подобно раковым клеткам, демонстрирующим неконтролируемый рост.

Живым клеткам необходимо надёжно ощущать изменения в окружающей среде, чтобы принимать правильные решения. Используемый для этого биомолекулярный механизм удивительно «шумный». Комбинируя автоматизированную микроскопию клеток и математический анализ, команда из Бристольского университета исследовала, что происходит, когда сигнальная система в клетке имеет фоновый уровень активации даже при отсутствии стимула — подобно лампочке, которая светится, даже когда выключатель выключен.

Совместное исследование, проведённое группами доктора Клайва Боушера из Школы математики и профессора Крейга МакАрдла из Школы клинических наук, опубликовано на этой неделе в PNAS.

Используя теорию информации и статистику для анализа данных с изображений сотен тысяч отдельных клеток, команда показала, что мутантные клетки, лишённые петли отрицательной обратной связи, не могли определить уровень фактора роста.

«Разрыв петли обратной связи привёл к драматичному и неожиданному снижению информации, которой обладает клетка о своей среде», — сказал доктор Маргаритис Волиотис из Школы математики, сотрудник MRC, участвовавший в исследовании.

Доктор Боушер, руководивший исследованием, пояснил: «Мы поняли, что базальная активность в киназной сигнализации может быть достаточно высокой, чтобы создать дихотомию: сети с отрицательной обратной связью продолжают функционировать как эффективные сенсоры, в то время как мутантные сети — нет».

Базальная активность сигнальных путей часто повышена при заболеваниях, а взаимодействие между базальной активностью и отрицательной обратной связью известно своей важностью при таких раковых заболеваниях, как меланома. Ожидается, что исследование улучшит понимание на молекулярном уровне того, как принимаются решения здоровыми клетками и как сигнализация нарушается в больных клетках.