Протеомика раскрывает сеть взаимодействий E-кадгерина

Исследователи из Института механобиологии всесторонне описали сеть белков, участвующих в межклеточной адгезии, или кадгериновый интерактом. Работа опубликована в Science Signaling.

Сложность клеточной адгезии

Многие биологические процессы зависят от способности клеток прилипать друг к другу. На этом свойстве основаны формирование многоклеточных организмов, точное эмбриональное развитие и поддержание здоровой ткани. Дефекты клеточной адгезии обнаружены при многих заболеваниях, таких как рак, болезнь Альцгеймера и сердечно-сосудистые заболевания. В случае рака неэффективная адгезия позволяет опухолевым клеткам отделяться и вторгаться в другие ткани, распространяя рак по организму.

Межклеточная адгезия осуществляется через различные структуры, известные как комплексы межклеточной адгезии. Наиболее заметный из них — адгезивный контакт. В его центре находится белок E-кадгерин (эпителиальный кадгерин). E-кадгерин пронизывает клеточную мембрану, связывая внутреннюю и внешнюю часть клетки. Снаружи он связывается с другими молекулами E-кадгерина соседних клеток, подобно «клеточному рукопожатию». Внутри клетки E-кадгерин связывается с линкерными белками — катенинами, которые крепятся к структурному каркасу, прилегающему к месту адгезии, — актиновому цитоскелету. Эта физическая связь между цитоскелетами соседних клеток позволяет генерировать и передавать механические сигналы.

Несмотря на важность, до конца не ясно, как формируется и регулируется комплекс кадгерин-катенин-актин. Чтобы поддерживать адгезию в условиях меняющихся нагрузок и биохимических условий, адгезивные структуры регулируются сложной сетью структурных и регуляторных белков.

Исследование сети взаимодействий

Чтобы выявить компоненты этой широкой сети, исследователи применили комбинацию экспериментальных и вычислительных методов. E-кадгерин пометили ферментом, который при активации высвобождает облако меченой молекулы, маркируя все белки в непосредственной близости. В сочетании с количественной протеомикой это дало список белков, взаимодействующих с E-кадгерином.

Результаты

• Всего было обнаружено 561 белок, ассоциированный с E-кадгерином.
• Из них 419 взаимодействий оказались совершенно новыми.
• Создана карта E-кадгеринового интерактома с информацией о функции каждого белка и его взаимодействиях в сети.
• Большинство белков идентифицированы как адапторные, служащие каркасом в адгезивном контакте.
• Также обнаружены белки, участвующие в клеточном транспорте и синтезе белка.
• Интересно, что большинство белков ассоциировались с E-кадгерином независимо от наличия межклеточной адгезии.

Значение исследования

Исследование показывает, что клеточная адгезия — результат не только формирования комплекса кадгерин-катенин-актин, но и активности более чем 500 взаимодействующих белков. Успешная адгезия требует каскада событий с участием этих белков, и любой сбой в этом каскаде может привести к нарушению адгезии и заболеванию.

Детальное описание E-кадгеринового интерактома позволяет увидеть полную картину межклеточной адгезии. Это поможет идентифицировать дефекты, связанные с заболеваниями, и исследовать новые мишени для понимания этого жизненно важного биологического процесса.