Строительные блоки для клеточной адгезииКлетки взаимодействуют с окружающей средой через белковые комплексы, называемые фокальными адгезиями.
Они действуют как руки и ноги клетки и позволяют ей образовывать физические связи с окружающей поверхностью, обеспечивая отправку и получение механических сигналов из окружающей среды. Это, в свою очередь, определяет многие решения клетки, например, определение того, в какой тип клетки развиваться или в какую часть тела она должна двигаться. Однако внутри тела есть множество различных поверхностей, на которых могут расти клетки, от мягких поверхностей, таких как вещество мозга, до твердых поверхностей, таких как кости.
Хотя клетки могут образовывать очаговые адгезии как на мягких, так и на твердых поверхностях, то, как они собираются на поверхностях с такой разной жесткостью, все еще остается загадкой.Основным белком в комплексе фокальной адгезии является интегрин, который охватывает клеточную мембрану, образуя связь между внутренним скелетом клетки и внешней поверхностью.
Интегрин связывается с последовательностью из трех аминокислот (аргинин-глицин-аспарагиновая кислота, также известная как RGD). Выращивая клетки на твердых стеклянных или жидких искусственных мембранах, покрытых RGD, и наблюдая образование адгезии с помощью микроскопии сверхвысокого разрешения, группа ученых MBI во главе с доктором Ришитой Чанджеде и профессором Майклом Шитцем смогла исследовать молекулярное происхождение образования адгезии на поверхности разной жесткости.
Анализ этих данных с помощью специально разработанных вычислительных алгоритмов позволил им точно измерить размер адгезии и даже подсчитать количество интегринов в каждой адгезии.Примечательно, что они обнаружили, что клетки, растущие на мягких или твердых поверхностях, точно так же образуют адгезию.
Эти ранние или зарождающиеся адгезии собираются из кластеров примерно из 50 интегринов и имеют диаметр около 100 нанометров. Несмотря на небольшой размер ранних адгезий по сравнению со средней площадью поверхности клетки в 3500 квадратных микрометров, они позволяют клетке образовывать начальное прикрепление к окружающей среде. Интересно, что изменение плотности покрытия RGD также не повлияло на формирование ранних спаек. Были сформированы одни и те же кластеры интегрина с постоянным белковым составом и размером, даже когда плотность RGD была уменьшена в 10 раз.
Поскольку ранние адгезии образовывались независимо от поверхностной жесткости или плотности RGD, они представляют собой универсальные модульные единицы для прикрепления клеток к окружающей среде. Подобно строительным блокам, эти модульные блоки могут агрегироваться вместе, образуя более крупные соединения.
Формированию ранних спаек также способствовало быстрое привлечение механосенсорного белка талина. Как только клетка образует эти ранние адгезии на мягких или твердых поверхностях, она может использовать талин и другие механочувствительные белки для развития силы. В зависимости от силы, полученной от поверхности, ранние спайки могут либо возвращаться обратно в клетку, либо превращаться в очаговые спайки.
Это исследование показывает, что клетки формируют ранние адгезии из кластеров интегринов в качестве первой реакции на окружающую их среду, и что эти универсальные модульные единицы адгезии собираются без необходимости во внешних стимулах с окружающей поверхности. Понимание того, как эти универсальные ранние адгезии формируют строительные блоки для зрелых фокальных адгезий, предоставит новое понимание механосигналов, опосредованных фокальной адгезией, и их жизненно важной роли в росте, развитии и заболеваниях клеток.