Исследователи определили роль белка винкулина в движении клеток
Ученые из Университета Северной Каролины и Национальных институтов здоровья (NIH) определили роль белка винкулина в обеспечении движения клеток.
В статье, опубликованной в Journal of Cell Biology, Шэрон Кэмпбелл и Клэр Уотерман показали, что подвижность клеток обеспечивается взаимодействиями между белком винкулином и цитоскелетной решеткой, образованной белком актином. Связываясь с актином цитоскелета, винкулин действует как молекулярное сцепление, передающее силу и контролирующее движение клетки.
«Гипотеза молекулярного сцепления заключается в эффекте «беговой дорожки». Если провести аналогию с автомобилем, то он работает на нейтральной передаче. У вас есть что-то, что толкает вперед, и что-то, что тянет сзади, но на клетку это почти не влияет. Много энергии теряется. Но если сцепление включается, это замедляет ретроградный поток, и полимеризация актина толкает передний край вперед, позволяя клетке двигаться», — пояснила Кэмпбелл.
Винкулин локализуется в фокальных адгезиях — клеточных структурах, содержащих более сотни различных белков, — где, как предполагалось, играет критическую роль молекулярного сцепления. Эти адгезии можно сравнить с колесами, которые принимают энергию от актинового цитоскелета и используют ее для перемещения всей клетки по субстрату.
Исследования на моделях с нокаутом винкулина показывают, что клетка все еще может двигаться без этого белка, но ее движение становится более хаотичным. Это может влиять на такие процессы, как развитие органов. Например, эмбрионы мышей без винкулина не развиваются в утробе.
«Винкулин делает клетки почти "умнее". Он помогает клеткам решить, оставаться ли на месте или двигаться. И если двигаться, то в направлении, где есть причина для движения. Если удалить винкулин, они теряют это. Они теряют эффект закрепления. Они двигаются легче, но и более случайно», — сказал соавтор статьи Питер Томпсон.
Поскольку винкулин может связываться со множеством различных белков, лаборатория Кэмпбелл создала специфические варианты винкулина, нарушающие его способность связываться с актином, чтобы выяснить роль этого критического взаимодействия. Группа Уотерман использовала эти дефектные молекулы, чтобы показать, что взаимодействие между актином и винкулином необходимо для правильного развития клеточных структур и сопряжения адгезий с актином, что критически важно для контролируемого движения клеток.
Уточнение роли винкулина помогает углубить понимание движения клеток — чрезвычайно сложного процесса, включающего множество белковых взаимодействий. Улучшая общее понимание этих взаимодействий, исследователи смогут создавать препараты и терапии, точно нацеленные на конкретные белки и минимизирующие побочные эффекты.
«Мы пытаемся определить, какие из множества функций винкулина действительно критичны для конкретных клеточных ответов. Такая информация важна, потому что при разработке лекарств мы хотим быть очень специфичными, чтобы ограничить побочные эффекты. До какого-либо лечения еще очень далеко, но это закладывает основу для воздействия на очень специфические аспекты движения клеток и передачи силы», — сказал Томпсон.
Движение клеток играет важную роль в исследованиях рака из-за роли метастазирования в развитии опухоли. При многих видах рака наибольшая угроза для пациента исходит не от первичной опухоли, а от клеток, которые мигрируют и образуют новые опухоли по всему телу.
«Помогая нам лучше понять, как происходит движение клеток, мы можем лучше понять метастазирование», — заключил Томпсон.