Клеточная адгезия: гибкая, но стабильная

Ткани организма держатся вместе благодаря тому, что клетки прикрепляются друг к другу и к внеклеточным структурам, таким как коллагеновые волокна. Исследовательские группы под руководством клеточного биолога Кристофа Хаука (Констанц, Германия) и химика Хайко Мёллера (Потсдам, Германия) опубликовали новые данные в журнале PLOS Biology. Их результаты могут способствовать дальнейшему развитию медицинских препаратов, уже используемых для лечения воспалительных заболеваний кишечника или профилактики сердечных приступов.

Паксиллин как связующее звено

Специализированные мембранные белки — интегрины — обеспечивают сцепление в тканях, служа точками крепления клеток. Каждая клетка имеет множество таких якорных точек, называемых фокальными адгезиями. Чтобы связаться с внутриклеточной опорной системой (цитоскелетом), интегрины должны взаимодействовать с белками внутри клетки.

Один из таких белков — паксиллин. Он присутствует во всех клетках как связующее звено между интегринами и цитоскелетом и служит маркером для визуализации точечных и линейных якорных точек (фокальных адгезий).

Эти точки крепления не статичны. Например, при движении клеток (как при заживлении ран) они постоянно разрушаются и заново формируются в других местах. Новые данные показывают, что паксиллин связывается непосредственно с внутриклеточной частью интегрина, «цепляясь» за рецептор.

Анализ 3D-структуры раскрывает ключевой элемент

Исследователям удалось сузить точный сайт взаимодействия как в паксиллине, так и в интегрине и определить ранее неизвестную 3D-структуру этой части паксиллина.

Химик Мёллер объясняет: «Мы нашли решающий элемент головоломки, когда сайт связывания интегрина был определён в контексте 3D-структуры паксиллина: в паксиллине эта часть формируется как подвижный клапан, который, вероятно, удерживает интегрин как зажим, но также может легко высвобождаться».

Клеточный биолог Хаук добавляет: «Гибкость этого сегмента паксиллина, по всей видимости, поддерживает подвижность клеток в целом, захватывая и высвобождая интегрин».

Применение в медицине

Динамические белковые структуры были проанализированы с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса (NMR) группой Мёллера в Потсдаме.

Хаук отмечает: «Это дало основу для создания в Констанце специфических вариантов паксиллина и интегринов и тестирования в живых клетках, как они влияют на формирование и состав фокальных адгезий. Теперь мы можем формулировать новые гипотезы об их образовании и ремоделировании».

В медицине уже используются активные вещества, манипулирующие интегринами и их способностью к адгезии, для профилактики сердечных приступов или лечения воспалительных заболеваний кишечника. Учёные надеются, что результаты исследования внесут вклад в будущую разработку новых активных веществ для целенаправленного воздействия на клеточные точки адгезии.