Вместе с коллегами из Института молекулярной физиологии Макса Планка в Дортмунде ученые из Института нейробиологии Макса Планка в Мартинсриде обнаружили, что рецепторы Eph должны образовывать группы из трех или четырех человек, чтобы стать активными и передавать сигнал. Кроме того, соотношение таких мультимеров к неактивным димерам определяет силу реакции клеточного отталкивания.
Новые результаты помогают ученым понять, как клетки общаются, и предлагают отправную точку для изучения заболеваний, связанных с сбоями в этой системе наведения.Когда люди собираются вместе, обычно происходит много взаимодействия. Наши клетки ведут себя аналогично. Когда в процессе развития клетки растут близко друг к другу, им необходимо общаться с окружающими клетками, чтобы определить, находятся ли они в нужном месте в организме и с какими клетками они должны соединиться.
Эта коммуникация особенно важна в головном мозге, где процессы адгезии и отталкивания между нейронами происходят непрерывно. Например, только когда соединяются правильные клетки, можно узнать что-то новое.
Возникающие опухоли также должны обмениваться информацией с окружающими их клетками, чтобы иметь возможность расти. «Принципиально важно понять, как клетки взаимодействуют друг с другом», — говорит Рудигер Кляйн, директор Института нейробиологии Макса Планка. Он годами изучал язык ячеек вместе с коллегами по своему отделу. Их исследования сосредоточены на так называемых рецепторах Eph и их лигандах эфрина.Клеточная коммуникация через рецепторы эфрина / Eph играет важную роль в большинстве контактов между клетками.
В результате этого общения одна клетка обычно отталкивает другую, которая продолжает расти в другом направлении. Многие из таких случаев взаимодействия направляют клетку в нужное место. Сама система наведения — эфрины и рецепторы Eph — находятся на поверхности клетки.
Когда эфрин и рецептор Eph двух противоположных клеток встречаются, они образуют комплекс эфрин / Eph. Это запускает клеточные процессы в одной или обеих клетках, которые в конечном итоге вызывают отслоение комплекса эфрин / Eph и отталкивание двух клеток друг от друга.«Многие рецепторные системы разработали механизм безопасности, чтобы предотвратить запуск клеточных процессов ложными тревогами», — объясняет Рудигер Кляйн. «Сигнал передается в клетку только в том случае, если две пары рецептор / лиганд образуют димер».
Однако в случае эфринов и рецепторов Eph дело обстоит иначе. Комплексы эфрин / Eph образуют димеры, но часто также и более крупные группы на клеточных мембранах. Ранее ученые не знали, как это влияет на силу сигналов отталкивания и отталкивания.Нейробиологи из Мартинсрида и их коллеги из Института молекулярной физиологии Макса Планка в Дортмунде теперь могут искусственно запускать и изучать формирование групп рецепторов Eph в культуре клеток.
Результаты показывают, что обычные димеры неактивны, когда состоят из рецепторов Eph. Только тримеры и тетрамеры запускали сигналы, вызывающие отталкивание клеток.
Однако рабочая гипотеза ученых о том, что большая группа вызовет более сильный сигнал, оказалась слишком простой. «Нам потребовалось некоторое время, чтобы разобраться в системе», — говорит Андреас Шаупп, первый автор исследования. «Фактически, значение имеет не размер каждой отдельной группы, а состав всей совокупности групп».Чем больше тримеров и тетрамеров и чем меньше димеров присутствует в клеточной мембране, тем сильнее сигнал отталкивания.
Напротив, более высокое содержание димеров и меньшее количество мультимеров вызывают более слабую реакцию или вообще не вызывают. «Благодаря этому механизму клетка может оценивать свою реакцию от принуждения другой клетки к развороту на 180 градусов до простого ведения мимо с близкого расстояния», — говорит Рудигер Кляйн. Это важный шаг в понимании того, как перемещаются и растут клетки, и почему эта система управления не работает при некоторых заболеваниях.