Расшифровка языка клеточных сообщений
Клетки в нашем организме общаются друг с другом, отправляя «письма» в виде белков-лигандов. Исследователи из лаборатории профессора Ангелики Статопулос изучают, как расшифровать язык этих лигандов, чтобы понять клеточную коммуникацию. Они получили новые данные о том, как клетки используют один конкретный лиганд для координации эмбрионального развития.
Исследование, опубликованное в журнале Current Biology 1 июля, проводилось на плодовой мушке Drosophila melanogaster. В то время как позвоночные, такие как люди, используют 22 различных лиганда семейства белков FGF (фактор роста фибробластов), дрозофила использует только три. Остается неясным, как один и тот же лиганд может кодировать разные инструкции (например, приказать клетке двигаться, расти или умереть).
Команда сосредоточилась на одном из трех лигандов дрозофилы — FGF Pyramus, изучая сигнализацию в эмбрионах возрастом 3–5 часов (полное развитие мухи занимает около 24 часов). Используя комбинацию in vitro подходов в клеточной культуре и in vivo исследований в эмбрионе, ученые обнаружили у белка FGF Pyramus два ранее неизвестных структурных компонента:
- Трансмембранный домен — действует как физический «якорь», не позволяющий сигналу уходить слишком далеко от клетки-отправителя. Это обеспечивает концентрацию сообщения только для ближайших клеток.
- Дегрон — регуляторная последовательность, которая «приглушает» сообщение. Клетка-отправитель должна отщепить этот участок, прежде чем сможет передать сигнал с помощью лиганда Pyramus. Дегрон регулирует интенсивность отправляемого сигнала, контролируя уровни лиганда.
Также было обнаружено, что часть молекулы Pyramus остается в клетке-отправителе, подобно «квитанции». Неожиданно эта оставшаяся часть влияет и на поведение самой отправляющей клетки в процессе, называемом обратной сигнализацией.
«Одна клетка выпускает сообщение наружу, другие соседние клетки получают его и меняют свое поведение, но часть сообщения также остается, чтобы повлиять на поведение клетки-отправителя. Было неожиданно обнаружить, что один сигнал имеет два эффекта», — говорит Статопулос.
Было установлено, что оставшаяся часть сообщения Pyramus специфически влияет на полярность клетки (ее ориентацию). Вероятно, этот фрагмент белка действует как механизм обратной связи, гарантируя, что Pyramus, выпускаемый наружу, направлен в правильную сторону — к клеткам-получателям, а не во всех направлениях. Такой процесс важен для формирования пространственных структур, необходимых для построения сложных тканей.
Это открытие было сделано на ранних эмбрионах дрозофилы, но известно, что Pyramus кодирует разные сообщения и на других стадиях развития. Обнаруженные изменяемые домены Pyramus и его способность к обратной сигнализации показывают, что этот белок подобен «швейцарскому ножу», позволяя клетке использовать один и тот же лиганд для различных целей.
FGF Pyramus и похожий лиганд FGF Thisbe были открыты Статопулос в 2004 году. Из-за их роли в правильном развитии сердца они были названы в честь влюбленных из греческого мифа о Пираме и Фисбе, предшественника истории о «Ромео и Джульетте». Эти два лиганда эволюционно консервативны, то есть их используют для клеточной сигнализации как простые организмы вроде дрозофилы, так и сложные, такие как человек.