Измерение сил между клетками
Клеточные контакты (щелевые контакты) важны для коммуникации, транспорта, сигналинга, удаления отходов и водного гомеостаза. Европейский проект исследовал, как биофизические силы могут влиять на выполнение этого широкого спектра функций.
Коммуникация и сигналинг между клетками в большинстве тканей осуществляются через щелевые контакты или межклеточные каналы. Щелевые контакты представляют собой пары полуканалов (коннексонов), каждый из которых состоит из шести собранных вместе белков (коннексинов). Хотя функции и химические компоненты щелевых контактов хорошо изучены, мало что известно о силах и энергиях, которые могут выдерживать эти структуры.
Проект «Биофизические детерминанты силы адгезии щелевых контактов» (Gapjunction Strength) был направлен на использование передовых наноинструментов и атомно-силовой микроскопии (АСМ) для измерения кинетики и силы связывания между клеточными контактами. Ученые использовали очищенные белки коннексины в реконструированных липидных мембранах для получения биофизических данных о межклеточных связях.
Исследователи прикладывали силу к взаимодействующим белковым молекулам и измеряли характеристики диссоциации. Быстрая скорость диссоциации указывает на динамическую связь, в то время как медленная скорость ассоциации отражала сниженную гибкость и малый размер специально сконструированных структур, имитирующих внеклеточные петли. Было обнаружено, что сила адгезии значительна, что позволяет предположить, что связь может выдерживать существенные силы до диссоциации.
Результаты проекта были опубликованы в журналах. The Journal of Molecular Biology представил результаты группы о природе связи. Другая статья в настоящее время находится на рассмотрении и посвящена новому режиму визуализации АСМ, способному картировать механические свойства мембранных белков с субмолекулярным разрешением.
Характеризация белок-белковых связей в щелевых контактах с биофизической точки зрения обещает стать ключом к пониманию природы межклеточных каналов. Имея решающее значение для структурной и биохимической целостности многоклеточной организации, функция щелевых контактов будет определять направление будущих молекулярных терапий связанных заболеваний.