Клетки в группах движутся иначе, чем поодиночке

Новое исследование показывает, что белок, помогающий генерировать силу для движения одиночных клеток, работает иначе в клетках, движущихся группами.

Клетки толкают и тянут друг друга и окружающие ткани, перемещаясь при формировании органов у эмбриона, заживлении ран, поиске вторгшихся бактерий, а также при озлокачествлении и распространении.

Под руководством исследователей из Медицинской школы Гроссмана Нью-Йоркского университета новое исследование изучило, как силы генерируются группой из 140 клеток, называемой зачатком (primordium), которые сцеплены друг с другом при движении в эмбрионах рыбки данио-рерио. Данио-рерио — ключевая модель для изучения развития, так как они прозрачны и имеют общие клеточные механизмы с человеком.

Опубликованная в Current Biology работа раскрывает, как клетки в зачатке используют белок RhoA для запуска сил, перемещающих группу на нужное место в развивающемся эмбрионе. Для движения клетки выдвигают часть себя, называемую выпячиваниями (протрузиями), цепляются ими за близлежащие ткани, а затем втягивают их, чтобы подтянуться вперед, подобно забрасыванию и подтягиванию якоря.

«Это открытие удивило нас, потому что у нас не было оснований предполагать, что механизм RhoA, необходимый для движения групп клеток, будет отличаться от используемого одиночными клетками», — сказал старший автор исследования Хольгер Кнаут, доктор философии, доцент кафедры клеточной биологии NYU Langone Health.

Предыдущие исследования показали, что одиночные клетки движутся вперед отчасти за счет активации RhoA на их задних концах. Активный RhoA включает моторный белок немышечный миозин II, что заставляет задние концы клеток сжиматься и отпускать поверхность, по которой они движутся.

Текущее исследование обнаружило, что клетки в зачатке вместо этого активируют RhoA импульсами в передней части клеток, где он выполняет две задачи. На переднем кончике клетки RhoA наращивает клеточный каркас, называемый актиновой сетью, наружу, формируя выпячивания, которые цепляются за поверхность.

В основании выпячиваний RhoA запускает немышечный миозин II, чтобы тянуть актиновую сеть и втягивать выпячивания. Это тянущее усилие миозина II заставляет актин течь к центру и задней части клеток, толкая группу клеток вперед, подобно тому, как движется банановый слизень, но в другом масштабе.

«Наши данные позволяют предположить, что индуцированный RhoA поток актина на базальных сторонах клеток составляет двигатель, который тянет зачаток вперед — сценарий, который, вероятно, лежит в основе движения многих групп клеток», — добавил доктор Кнаут.

«Механизм предполагает, что движение одиночных клеток и групп клеток схоже, но RhoA вносит вклад в этот механизм по-разному в каждом случае. В движущихся группах клеток RhoA генерирует поток актина, направленный к задней части, чтобы продвигать группу вперед».

Доктор Кнаут отмечает, что лучшее понимание механизмов движения групп клеток потенциально может быть полезным для остановки распространения рака, возможно, путем разработки методов лечения, блокирующих действие белков, отмеченных в исследовании.