Как развиваются мышцы: танец клеточных скелетов

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса показали, как цитоскелет одной мышечной клетки формирует пальцевидные выступы, которые внедряются в соседнюю клетку, в конечном итоге заставляя клетки сливаться. Это открытие важно для понимания нормального роста мышц и их регенерации после травмы или болезни, что может помочь в разработке терапии мышечной дистрофии или возрастной атрофии мышц.

Работа, опубликованная в Developmental Cell 17 мая, дополняет предыдущее исследование, показавшее, что актин — основной строительный блок цитоскелета — необходим для формирования пальцевидных выступов и слияния клеток. Новое открытие описывает сложное взаимодействие белков, регулирующих цитоскелет, для точного построения выступов.

Команда раскрыла роль регуляторного белка «Blown Fuse» (с англ. «перегоревший предохранитель»), отсутствие которого приводит к сбою слияния мышечных клеток.

«Blown Fuse был обнаружен 14 лет назад, и теперь мы знаем, как он регулирует динамику цитоскелета, чтобы облегчить "вторжение" одной мышечной клетки в другую», — говорит Элизабет Чен, доктор философии.

Механизм действия:

• В пробирке было показано, что белок Blown Fuse нарушает комплекс, образованный белковым дуэтом WASP и WIP (известные регуляторы актинового цитоскелета).
• Blown Fuse действует по механизму конкурентного связывания — он связывается с тем же сайтом в белке WIP, что и WASP.

Роль дуэта WASP-WIP:

• Этот комплекс связывается с растущими концами актиновых филаментов, защищая их от «закрытия» другими белками, что предотвращает дальнейший рост актина.
• WASP также должен периодически отсоединяться от концов филаментов, чтобы инициировать новые ветвления актина.
• Баланс между ростом, «закрытием» и ветвлением филаментов определяет динамику цитоскелета.

Эксперимент с флуоресцентным актином:

1. Флуоресцентный актин ввели в мышечные клетки плодовой мушки, где он встроился в растущие ветви актина в пальцевидных выступах.
2. Лазерным лучом «отбелили» флуоресценцию в области выступов.
3. В нормальных клетках флуоресценция восстановилась примерно за две минуты за счет нового актина.
4. В клетках без Blown Fuse флуоресценция не восстановилась полностью, а цитоскелет не смог сформировать выступы.

Вывод: Без Blown Fuse, который диссоциирует комплекс WASP-WIP и «снимает» WASP с концов филаментов, не могут запускаться новые ветвления актина. Эти новые, более короткие и жесткие ветви критически важны для генерации пальцевидных выступов мембраны.

При микроскопии сравнили выступы нормальных клеток и клеток без Blown Fuse:

• Нормальные клетки: формируют заостренные пальцевидные выступы, активно внедряющиеся в другую клетку.
• Клетки без Blown Fuse: имеют меньше выступов, они более вялые и не способны активно внедряться.

«Регуляция стабильности комплекса WASP-WIP может представлять собой общий механизм управления динамикой цитоскелета и генерации мембранных выступов», — заключает Чен.