Молекулярные игроки в формировании подосомНекоторые клетки постоянно находятся в движении.
Например, клетки нашей иммунной системы могут защитить наш организм только в том случае, если они способны отслеживать потенциально вредные бактерии или вирусы. Это означает прохождение или проникновение глубоко внутрь тканей и органов, чтобы достичь участков инфекции.Чтобы способствовать их движению через ткани, эти клетки развили структуры, которые можно рассматривать как «клеточные стопы».
Эти выступы, известные как подосомы, которых может быть около сотни на клетку, контактируют с материалом, окружающим все клетки (внеклеточный матрикс), и выделяют белки, которые его разрушают. Это действие помогает движущейся клетке пробираться сквозь ткань, которая в противном случае состоит из непроходимых слоев матрикса и плотно упакованных клеток. В раковых клетках часто присутствуют увеличенные подосомы (известные как инвадоподии), которые участвуют в процессах инвазии и метастазирования раковых клеток.Подобно нашим конечностям, подосомы состоят из систем, которые физически поддерживают и облегчают их сборку, рост и движение.
В основе этих клеточных конечностей лежит цитоскелет — сеть основанных на белках кабелей или нитей, которые обеспечивают структурную поддержку клеток и в то же время динамически модифицируются для создания сил, необходимых для движения клеток. Основной белок, из которого состоят эти волокна, известен как актин.Несмотря на важность подосом для иммунитета, клеточные механизмы, которые контролируют образование подосом, не ясны. Чтобы лучше понять эти механизмы, команда использовала микроскопию сверхвысокого разрешения для наблюдения и описания молекулярных стадий, которые происходят во время образования подосом.
Когда формирующие подосомы клетки просматривали под микроскопом сверхвысокого разрешения, подосомы можно было увидеть как точки, окруженные кольцом. Эти структуры были обнаружены под поверхностью клетки. Было обнаружено, что точка соответствует сердцевине цитоскелета, состоящей из актиновых филаментов.
Кольцо вокруг актинового ядра состоит из специализированных белков, участвующих в формировании контактов между клеткой и матрицей, таких как талин, паксиллин и винкулин. Интересно, что рассмотрение клеток таким образом также выявило белок под названием Arf1, который служит переключателем для активации или деактивации клеточных процессов в ответ на сигналы, поступающие извне клетки.
Ранее считалось, что этот молекулярный переключатель контролирует только перенос материала внутри клеток. Однако теперь исследователи смогли увидеть, что Arf1 также совмещен с кольцами подосом.
Следуя этой линии исследования, команда обнаружила, что удаление Arf1 из клеток делает их неспособными к образованию подосом. В этом случае Arf1 контролировал белки, участвующие в формировании цитоскелета.
На один белок, на который прямо влияет присутствие Arf1 в подосомах, был миозин-II, белок, который придает сократимость цитоскелету. Важно отметить, что миозин-II не обнаруживается в цитоскелетном ядре подосомы, однако он находится на периферии. Когда Arf1 был снижен, миозин-II увеличивался, предполагая, что этот молекулярный переключатель контролирует количество мизозина, присутствующего в этой области, поскольку слишком большое его количество может предотвратить образование подосом.
На основании этого исследования исследователи предполагают, что Arf1 регулирует образование подосом, подавляя активность миозина-II в цитоскелете. Роли Arf1 и миозина-II в формировании подосом, которые ранее были неизвестны, дают ценную информацию в нашем понимании того, как клетки, включая клетки иммунной системы, перемещаются через ткань. С более крупными подобными подосомам структурами, часто обнаруживаемыми в раковых клетках, такие знания также проливают свет на то, как и почему некоторые клетки приобретают способность распространяться по телу, вторгаться в ткани и образовывать опухоли.
Нацеливаясь на Arf1, можно надеяться, что можно модулировать процессы миграции клеток, инвазии и деградации матрикса, которые являются критическими этапами в начале рака.