Укреплённые микротрубочки помогают клеткам мигрировать

Мигрирующие клетки используют жёсткие микротрубочки, чтобы проталкиваться через тканевые барьеры, находя слабые места в ткани. К такому выводу пришло исследование Northwestern Medicine, опубликованное в Cell Reports.

Эти результаты проливают свет на специфическую роль микротрубочек в миграции клеток, отмечает Брайан Митчелл, доктор философии, доцент кафедры клеточной и эволюционной биологии и старший автор исследования.

«Микротрубочки очень динамичны, постоянно растут и сокращаются, но этот процесс стабилизирует их, делая более устойчивыми к нагрузке и давая клеткам силу, чтобы проткнуть ткань», — сказал Митчелл.

Клеточная миграция фундаментальна для поддержания правильной организации клеток в организме. Во время развития масштабные миграции помогают строить центральную нервную систему. У взрослых организмов миграция клеток необходима для иммунного ответа, заживления ран и тканевого гомеостаза.

Предыдущие исследования уже описывали роль микротрубочек в помощи клеточной миграции. В текущем исследовании Митчелл и его коллеги измерили проникающую способность клеток, в которых они как положительно, так и отрицательно модулировали ацетилирование тубулина. Они обнаружили, что клетки с большим ацетилированием улучшили свою способность проникать в ткань. Клетки с более ацетилированными микротрубочками и быстрее проникают через ткань, и менее разборчивы в том, где проникать.

Исследователи также изучили другую сторону уравнения: тканевый барьер. Большая часть ткани состоит из клеток, соединённых в стыках, которые чаще всего соединяются друг с другом в трёх точках — трёхвершинный стык, — и такой тип соединения относительно прочен. Однако некоторые клеточные стыки имели дополнительные точки соединения, образуя четырёх- или пятивершинные стыки, которые слабее.

Совместно с физиками из Калифорнийского университета в Ирвайне, включая Клэр Ю, доктора философии, профессора физики и астрономии и соавтора статьи, авторы разработали математическую модель. Она предсказывала, исходя из прочности стыка, где клетки будут пытаться мигрировать через ткань.

Затем исследователи наблюдали за мигрирующими клетками, когда те искали слабые места в ткани. Они обнаружили, что клетки почти никогда не мигрируют через трёхвершинные стыки, а вместо этого тяготеют к более слабым стыкам высшего порядка.

«Это идеально совпало с моделью и показывает силу такого типа моделирования в подобных ситуациях», — сказал Митчелл.

Эпителиальная ткань обеспечивает барьерную функцию для жидкостей, токсинов и инфекционных агентов. Дальнейшая характеристика «перетягивания каната» между эпителием, пытающимся не пускать клетки, и клетками, ищущими места для проникновения, имеет значение как для развития, так и для таких заболеваний, как инфекционные болезни или рак.