Как клетки выбирают направление движения без внешних сигналов

от

Передвижение клеток — это фундаментальный биологический процесс, будь то метастазирование раковых клеток в другие части тела или миграция иммунных клеток для заживления ран. Однако принцип, по которому клетки автономно определяют направление своего движения без внешних стимулов, до сих пор оставался неизвестным.

Международная совместная исследовательская группа выяснила принцип, по которому клетки решают, в каком направлении двигаться, без внешних сигналов. Это открытие стало важным ключом к пониманию причин метастазирования рака и иммунных заболеваний, а также к разработке новых стратегий лечения.

Команда исследователей

Группа под руководством профессора Вон До Хо из отдела биологических наук в сотрудничестве с исследовательской группой профессора Кван-Хьюн Чо из отдела биоинженерии и нейробиологии и исследовательской группой профессора Капсанга Ли из Университета Джона Хопкинса в США опубликовала своё исследование в журнале Nature Communications.

Новая технология визуализации

Учёные разработали новую технологию визуализации под названием INSPECT (INtracellular Separation of Protein Engineered Condensation Technique), которая позволяет напрямую визуализировать взаимодействие белков внутри живых клеток. Используя эту технологию, они раскрыли принцип внутренней программы клетки для автономного определения направления движения.

Команда проанализировала работу ключевых белков, регулирующих движение клеток, — белков семейства Rho (Rac1, Cdc42, RhoA). Результаты показали, что эти белки не просто разделяют переднюю и заднюю части клетки, как предполагалось ранее, но и что решение клетки двигаться прямо или изменить направление зависит от того, с каким белком она связывается.

Принцип работы INSPECT

Технология INSPECT искусственно реализует явление фазового разделения, при котором белки при связывании естественным образом образуют отдельные области, которые плохо смешиваются. Этот метод позволяет напрямую визуализировать, как белки фактически связываются внутри клетки, используя флуоресцентный сигнал.

Исследовательская группа использовала белки ферритин и флуоресцентный белок DsRed, чтобы сделать кластеры или «конденсаты» видимыми для глаза, когда белки связываются вместе, как маленькие капли.

Результаты исследования

Используя эту технологию, команда проанализировала в общей сложности 285 пар взаимодействий, объединив 15 типов белков Rho с 19 типами связывающих белков, подтвердив фактическое связывание в 139 парах. В частности, они определили, что комбинация белков Cdc42–FMNL является основной схемой, отвечающей за прямолинейное движение клеток, а комбинация белков Rac1–ROCK отвечает за изменение направления движения клетки.

Профессор Вон До Хо заявил: «Это исследование показывает, что движение клеток — это не случайное движение, а точно контролируемый процесс, созданный ансамблем сигнальных белков Rho и белков, связанных с миграцией клеток».

Исследование также показало, что новая технология INSPECT является мощным инструментом для визуализации внутриклеточных взаимодействий белков и будет широко использоваться для раскрытия молекулярных механизмов различных явлений жизни и заболеваний, таких как метастазирование рака и миграция нейрональных клеток.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте