Визуализация строительных блоков клеточной адгезии и определение адгезионных кластеров

Ученые из Института механобиологии (MBI) Национального университета Сингапура (Nus) обнаружили молекулярные механизмы, ответственные за формирование адгезивных контактов на наноуровне. Исследование опубликовано в Developmental Cell.

Как инициируются межклеточные адгезии?

Клетки прикрепляются друг к другу и к субстрату через физические контакты — клеточные адгезии. Эти соединения не только формируют ткани, но и позволяют клеткам ощущать, сигнализировать и реагировать на изменения в окружающей среде.

В межклеточных соединениях адгезионные рецепторы на поверхности клетки связаны через адапторные белки с цитоскелетом — внутренним каркасом из филаментозных белков, таких как актин. Эпителиальный кадгерин (E-cadherin) — ключевой адгезионный рецептор, формирующий комплекс адгезивных контактов.

Традиционно считалось, что кластеры E-cadherin сливаются, образуя толстый пояс вдоль мембраны между соседними клетками. Связывание отдельных молекул E-cadherin считалось движущей силой адгезии, а кластеры формировались зависимым от адгезии образом перед слиянием. Эта концепция основывалась на данных обычной микроскопии, которая не позволяет четко визуализировать столь малые структуры.

Новые данные исследователей MBI опровергают эту модель. Используя комбинацию суперразрешающей микроскопии, количественного анализа и мутационных исследований, ученые показали, что межклеточные адгезии инициируются мелкими кластерами примерно из пяти молекул E-cadherin.

Суперразрешающая визуализация позволила наблюдать наноархитектуру адгезивных контактов. Были обнаружены четкие, равномерно распределенные кластеры E-cadherin как в зарождающихся, так и в зрелых адгезиях. Предшественники кластеров E-cadherin формируются независимо от адгезии, даже когда мутации предотвращают взаимодействие молекул E-cadherin. Это указывает на альтернативный механизм их образования.

По мере рекрутирования новых молекул E-cadherin из соседних клеток кластеры становились плотнее, особенно в ядре. Однако кластеры никогда не увеличивались в размере и не сливались в гипотетический пояс. Вместо этого было обнаружено, что актиновый цитоскелет ограничивает кластеры E-cadherin, предотвращая их слияние.

Эти новые данные об этапах сборки, организации и поддержания адгезивных контактов углубляют понимание того, как эти соединения адаптируются к динамическим изменениям в поведении эпителиальных клеток. Регуляция таких ключевых функций, как форма клеток, движение и перестройка, жизненно важна для поддержания целостности эпителия, а также для восстановления тканей при заживлении ран и заболеваниях.