Липидные нанодомены могут быть ключом к разгадке клеточной сигнализации

Биологи из RIKEN обнаружили, что липиды клеточной мембраны регулируют активность белка, связанного с раком. Это открытие, опубликованное в журнале eLife, может проложить путь к новым подходам в лечении онкологических заболеваний.

Внутри тонких гибких мембран, окружающих клетки, находятся крошечные скопления специализированных липидов — нанодомены, которые помогают направлять важнейшие сигналы роста. Однако то, как эти структуры координируют сложные процессы, долгое время оставалось загадкой.

Команда под руководством специалиста по биоимиджингу Ясуси Сако из Лаборатории клеточной информатики RIKEN раскрыла ключевую роль нанодоменов в регуляции активности рецептора эпидермального фактора роста (EGFR) — белка, участвующего в росте и делении клеток, а также в развитии рака.

Используя микроскопию сверхвысокого разрешения, способную визуализировать отдельные молекулы, команда RIKEN зафиксировала в живых клетках сложное взаимодействие между липидными нанодоменами и EGFR.

Нанодомены, некоторые из которых содержат заряженную молекулу жира PI(4,5)P₂, активируют EGFR, организуя ключевые молекулярные взаимодействия. Выполнив эту задачу, нанодомены саморазрушаются, тем самым деактивируя EGFR. Это обеспечивает точный и динамичный контроль клеточной сигнализации.

«Нанодомен PI(4,5)P₂ поддерживает активацию EGFR, в то время как активированный EGFR разрушает структуру нанодомена», — объясняет липидный биолог Мицухиро Абэ, также из Лаборатории клеточной информатики RIKEN.

Эта динамичная перестройка липидного окружения раскрывает ранее недооцененный механизм регуляции сигналов, при котором липиды в мембране активно формируют функцию белка, тонко настраивая клеточные ответы.

Это открытие бросает вызов представлению о клеточной мембране как о пассивной границе. Вместо этого мембрана предстаёт активным регулятором, формирующим работу сигнальных белков для поддержания клеточного баланса.

Нанодомены слишком малы, чтобы их можно было наблюдать с помощью обычной флуоресцентной микроскопии. Поэтому команда использовала передовую микроскопию локализации одиночных молекул, чтобы с беспрецедентной точностью отслеживать взаимодействия между EGFR и липидами PI(4,5)P₂.

«Это исследование стало возможным благодаря объединению областей липидной биологии и клеточной биофизики», — отмечает Абэ. Такой междисциплинарный подход позволил команде точно наблюдать, как нанодомены группируются вокруг EGFR до стимуляции, усиливая его активацию.

Открытие команды открывает путь к разработке новых терапевтических стратегий для лечения рака и наследственных синдромов, в патогенезе которых часто участвуют EGFR и связанные с ним сигнальные белки.

Выявленная липид-опосредованная регуляция предполагает, что мишенью терапии может быть не только сам EGFR, но и контролирующая его липидная среда. Такой подход может предложить новые возможности для борьбы с опухолями, вызванными нарушением сигнализации, и потенциально улучшить результаты лечения.