Ученые определили ключевые компоненты "клеточного двигателя"

Международная группа исследователей из Национального университета Сингапура и Университета Нагои обнаружила, что миграция живых клеток регулируется за счет включения "силового передатчика", состоящего из двух цитоскелетных белков — винкулина и талина. Показано, что силозависимое связывание винкулина с талином играет критическую роль в механическом соединении актинового цитоскелета с внеклеточным матриксом для обеспечения движения клетки.

Это понимание фундаментальной машинерии, управляющей движением клеток, важно для изучения как нормального развития тканей, так и патологических процессов, таких как сердечно-сосудистые заболевания и метастазирование рака. Результаты опубликованы в American Journal of Physiology - Cell Physiology в марте 2014 года.

Как движется клетка

Клетки крепятся к поверхности внеклеточного матрикса через специализированные структуры — фокальные адгезии. Внутри клетки эти адгезии связаны с динамичной сетью актиновых филаментов, которые постоянно собираются и разбираются. Благодаря активности белка миозина актиновые филаменты движутся внутрь, к центру клетки.

Чтобы двигаться вперед, клетка должна передавать силу от движущихся актиновых филаментов на внеклеточный субстрат через фокальные адгезии. Исследователи выяснили, что "силовой передатчик" включается при приложении силы, подобно автоматическому сцеплению в автомобиле. Ключевым механизмом включения является именно силозависимое связывание винкулина с талином.

• Когда связывание винкулина с талином искусственно подавляли, передатчик "выключался", и клетки теряли способность двигаться, так как не могли передавать силу.

Было установлено, что талин сам по себе служит лишь скользящим соединением между движущимся актиновым филаментом и молекулой адгезии интегрином. Однако силозависимое связывание винкулина с талином формирует стабильную связь: интегрин–талин–винкулин–актин. Связь с участием множества молекул винкулина может выдерживать значительно большую силу, что достаточно для закрепления актиновых филаментов в фокальных адгезиях.

Хотя актиновые филаменты перестают двигаться внутрь, они продолжают расти у клеточной мембраны. Это позволяет мембране выпячиваться вперед. В конечном итоге на кончике выпячивания формируются новые адгезии, позволяя клетке зацепиться за поверхность. Эти циклы и обеспечивают поступательное движение клетки.

Перспективы применения

Понимание этих процессов открывает путь к разработке новых технологий и терапий, направленных на стимулирование или предотвращение клеточной подвижности.

Команда также создала доминантно-негативную форму винкулина, которая ингибирует его связывание с талином, тем самым блокируя включение силового передатчика. Если будет разработан метод доставки этого мутантного белка специфично в раковые клетки, это может в значительной степени подавить их инвазию и метастазирование.