Фермент ST6Gal-I модулирует механику клеток и усиливает инвазию раковых клеток

Исследовательница из Университета Алабамы в Бирмингеме Сьюзан Беллис более 20 лет изучает, как добавление сиаловой кислоты к различным белкам повышает устойчивость к раку и онкогенность.

Один из ферментов, переносящих сиаловую кислоту на целевые гликопротеины — ST6Gal-I. Его экспрессия повышена при раке молочной железы, глиомах, раке поджелудочной железы, простаты и яичников, и он играет ключевую роль в прогрессии опухоли и метастазировании.

Исследовательница Алекса Маттезес изучает механику клеточной адгезии напрямую, используя ДНК-зонды с лигандом интегрина, прикреплённые к поверхности. Когда клетка связывается с зондом и прикладывает силу, дуплекс ДНК разделяется, генерируя флуоресцентный сигнал. Два года назад её лаборатория показала, что активация рецептора эпидермального фактора роста (EGFR) его лигандом (EGF) модулирует силы интегринов и снижает механический порог для формирования фокальных адгезий — «якорей» клетки к внеклеточному матриксу.

Лаборатории Маттезес и Беллис объединились, чтобы изучить влияние добавления сиаловой кислоты к EGFR на механику клеток. В исследовании, опубликованном в Journal of Biological Chemistry с тестами трёх типов человеческих раковых клеток, они сообщают, что сиалилирование EGFR, опосредованное ST6Gal-I, модулирует механику клеток и усиливает инвазию раковых клеток.

«Учитывая широкое влияние сиалилирования и прогностическую ценность экспрессии ST6Gal-I, лучшее понимание того, как опосредованное ST6Gal-I сиалилирование изменяет механику клеток, может открыть дверь для нового спектра методов лечения рака», — сказала Маттезес.

Исследователи использовали клетки почек приматов в качестве тестовой системы и три типа человеческих раковых клеток. В клетках с низкой экспрессией ST6Gal-I они вводили и сверхэкспрессировали фермент. В клетках, экспрессирующих ST6Gal-I, они подавляли его экспрессию. Затем они сравнили клетки с помощью ДНК-зондов и флуоресцентной микроскопии.

Результаты исследования:

• Сверхэкспрессия ST6Gal-I способствовала распространению клеток и созреванию фокальных адгезий зависимым от активированного EGFR образом.
• Сверхэкспрессия ST6Gal-I приводила к увеличению генерации напряжения интегринами.
• Классические анализы показали, что сверхэкспрессия ST6Gal-I усиливает механосигнализацию — увеличивает миграцию, инвазию, пролиферацию и выживаемость.
• Изменения механических свойств клетки (напряжение интегринов, нуклеация фокальных адгезий, площадь распространения) зависели от пути ERK (внеклеточная сигнал-регулируемая киназа).
• Увеличение миграции, инвазии, пролиферации и выживаемости контролировалось через каскад PI3K-AKT (фосфоинозитид-3-киназа – Akt серин/треонин киназа).
• Высокая активность ST6Gal-I приводила к устойчивой ретенции EGFR в мембране, что делает его ключевым регулятором клеточной механики.

«Наши результаты предполагают новый, зависимый от сиалилирования механизм, управляющий клеточной механикой и усиливающий подвижность клеток через сигнализацию EGFR», — резюмирует Маттезес.