Новая роль кадгеринаМногоклеточная жизнь зависит от способности клеток прикрепляться друг к другу.
Это происходит через межклеточные соединения, белковые комплексы, которые физически соединяют клетки вместе. В основе межклеточных соединений лежит белок кадгерин, который проходит через клеточную мембрану, выступая из клетки и соединяясь с кадгеринами соседних клеток. Кадгерин также прикрепляется к внутренней коре клетки, плотному слою белков под клеточной мембраной, который состоит из двух основных компонентов: филамент-образующего белка актина, который обеспечивает структурную стабильность, и моторного белка миозина, который обеспечивает динамическое движение коры в зависимости от потребности клетки. Этот физический мост между клетками обеспечивает передачу как механических, так и биохимических сигналов через многоклеточные ткани.
Однако ученые наблюдали скопления кадгерина на поверхности клетки, которые не участвуют в межклеточных соединениях. Хотя предполагалось, что эти несвязанные и неадгезивные кластеры кадгерина сохраняются в резерве, чтобы укреплять или создавать новые межклеточные соединения, фактическая функция этих кластеров оставалась неизвестной.Обладая опытом в области клеточной адгезии и биологии развития, главный исследователь, доцент Ронен Зайдель-Бар и научный сотрудник д-р Ануп Падманабхан из MBI использовали эмбрионы нематоды C. elegans для исследования функции этих несоединительных кластеров кадгерина. После маркировки червячного эквивалента кадгерина, белка под названием HMR-1, флуоресцентным маркером, они смогли проследить его местоположение и движение с помощью визуализации в реальном времени.
Сосредоточив свое исследование на зиготе, единственной оплодотворенной яйцеклетке, которая развивается в эмбрион, они обнаружили, что HMR-1 образует несоединительные, неадгезивные кластеры, подобные кадгерину. Даже несмотря на то, что эти несоединительные кластеры HMR-1 не образуют связей вне клетки, они все еще остаются внутренне связанными с актиновыми филаментами клеточной коры, но не с моторными белками миозина.
Фактически, наличие кластеров HMR-1, не связанных с соединением, предотвращает накопление миозина в корке и снижает сократительную активность белков, которые управляют движением коры.Чтобы определить, влияет ли несвязанный HMR-1 на цитокинез — физический процесс, с помощью которого кора клетки вращается и сжимается, чтобы разделить клетку на две, — ученые генетически изменили уровень HMR-1. Уменьшение количества HMR-1 привело к более быстрому цитокинезу, в то время как повышение уровней HMR-1 замедлило его, демонстрируя, что эти несоединительные кластеры выполняют ключевую функцию в регулировании движения клеточной коры. Анализ корковой динамики во время деления клеток показал, что кластеры HMR-1, прикрепленные к актиновым филаментам, эффективно обеспечивают сопротивление движению цитоскелета, действуя как структурные якоря, закрепленные в клеточной мембране.
Важность этого закрепления в поддержании целостности клеток стала очевидной после продолжительного наблюдения за эмбрионами со сниженными уровнями HMR-1, которые были уязвимы для кортикального расщепления, когда сегмент коры отрывается от клеточной мембраны.По сути, несоединительные кластеры HMR-1 можно рассматривать как клеточные скобы, которые помогают прикрепить кору к поверхности клетки. Трение кластеров стабилизирует кору и замедляет корковый кровоток, предотвращая драматическую корковую деформацию, обеспечивая при этом достаточное движение коры для фундаментальных процессов, таких как цитокинез.
Это новое открытие означает, что ученые должны пересмотреть свое понимание кадгерина. Важность несвязанного кадгерина в стабилизации клеточной коры теперь должна рассматриваться наряду с классической функцией кадгерина в поддержании межклеточных соединений.
Этот свежий взгляд может открыть новые возможности для исследования роли кадгерина в здоровье и болезнях.