В статье, опубликованной в Journal of Cell Biology, Шэрон Кэмпбелл, доктор философии, профессор биохимии и биофизики и член Универсального онкологического центра UNC Lineberger, и Клэр Уотерман из Национального института сердца, легких и крови при Национальных институтах здравоохранения показали, что Подвижность клеток происходит за счет взаимодействия между белком винкулином и решеткой цитоскелета, образованной белком актином. Физически связываясь с актином, который составляет цитоскелет, винкулин действует как форма молекулярного сцепления, передающего силу и контролирующего движение клеток.
«Гипотеза с молекулярным сцеплением заключается в том, что вы получаете такой эффект беговой дорожки. Если провести аналогию с автомобилем, он движется на нейтрали. Вы получаете что-то толкающее вперед и что-то тянущее сзади, и вы действительно не сильно влияете на клетку. У вас много потерянной энергии.
Но если он срабатывает, это замедляет ретроградный поток, и полимеризация актина толкает передний край вперед, так что он может двигаться ", — сказал Кэмпбелл.
В этом контексте винкулин локализуется в клеточных компонентах, называемых фокальными адгезиями, с более чем сотней различных белков и, как предполагается, играет важную роль в качестве молекулярного сцепления.
Эти адгезии можно рассматривать как колеса, берущие энергию от актинового цитоскелета и использующие ее для перемещения всей клетки по субстрату. Итак, насколько важен этот белок, винкулин, в регулировании движения клеток??
Исследования с использованием моделей нокаута, которые деактивировали винкулин, показывают, что клетка все еще может двигаться без белка, но движение становится более хаотичным. Это может повлиять на клеточные процессы, такие как развитие органов.
Например, эмбриональные мыши без винкулина не развиваются в утробе матери.
"Винкулин делает клетки почти умнее, в некотором смысле. Это действительно помогает клеткам решить, останутся ли они на месте или уйдут.
И если они собираются идти, это будет то направление, в котором есть причина идти. Если вы выбиваете винкулин, они теряют это. Они теряют эффект привязки.
Они двигаются легче, но они также двигаются более хаотично », — сказал Питер Томпсон, соавтор статьи и аспирант лаборатории Кэмпбелла.
Поскольку винкулин может связываться с рядом различных белков, Кэмпбелл и ее лаборатория разработали конкретные варианты винкулина, которые нарушают его способность связывать актин, в попытке выявить роль взаимодействия, которое считается критическим для функции винкулина. Эти нарушенные молекулы винкулина были использованы группой Уотермана, чтобы показать, что взаимодействие между актином и винкулином необходимо для правильного развития клеточных компонентов и связывания адгезий с актином, которые имеют решающее значение для процесса контролируемого движения клеток.
Уточнение роли винкулина помогает лучше понять движение клеток, чрезвычайно сложный процесс, включающий множественные взаимодействия белков.
Улучшив общее понимание взаимодействия белков, исследователи могут создавать лекарства и методы лечения, которые точно нацелены на взаимодействия белков и ограничивают побочные эффекты.
«Что мы пытаемся сделать, так это определить из всех функций винкулина, какие из них действительно важны, для каких клеточных реакций. Получение такой информации важно, потому что, когда мы разрабатываем лекарства или методы лечения для конкретных целей, мы хотим быть очень конкретными, чтобы ограничить побочные эффекты.
Он все еще очень далек от какого-либо лечения, но он закладывает основу, на которой мы можем нацеливаться на очень специфические аспекты движения клеток и трансдукции силы », — сказал Томпсон.
Движение клеток играет важную роль в исследованиях рака из-за роли метастазов в развитии опухоли. Во многих случаях рака наибольшая угроза для пациента исходит не от исходной опухоли, а от раковых клеток, которые мигрируют и образуют новые опухоли по всему телу.
«Помогая нам лучше понять, как происходит движение клеток, мы можем лучше понять метастазирование», — сказал Томпсон.