Клетки постоянно подвергаются механическим воздействиям, таким как сжимающие или упругие силы, или толкание или притяжение между соседними клетками. То, как клетка реагирует на эти силы, определяется наличием молекулярных механорецепторов и механотрансдукторов.
К ним относятся растяжимые белки, расположенные на клеточной мембране, а также динамическая сеть сократительных нитей, известная как цитоскелет. Поскольку механические сигналы интегрированы в биохимические сигнальные пути, механизмы механотрансдукции влияют на основные клеточные процессы, вплоть до ядерной динамики и транскрипции генов.
Помня об этих принципах, исследователи из Института механобиологии (MBI) Национального университета Сингапура изучают взаимодействие между клеточной механикой и биохимическими путями. Они надеются получить представление о его вкладе в физиологические функции и прогрессирование болезни.Контроль пролиферации клетокВ одном исследовании, проведенном профессором Джеем Гроувсом, исследователи MBI изучили регуляцию «Ras» (белка, участвующего в пролиферации клеток) на ранее недостижимом уровне.
Используя инновационное устройство MembraneChipTM, разработанное в MBI, команда впервые визуализировала активность отдельных белков SOS, которые являются ключевыми регуляторами Ras. Команда обнаружила, что когда белки SOS принимают редкую, но очень активную конформацию или форму, одна молекула SOS может активировать тысячи молекул Ras. Это открытие может иметь важные последствия, учитывая, что белок Ras играет ключевую роль в прогрессировании рака.
В другом исследовании, проведенном профессором Лоу Бун Чуаном, исследователи MBI обнаружили, что взаимодействие между Ras и вторым белком, называемым Rho, который участвует в регуляции цитоскелета, может замедлить рост определенных Ras-индуцированных видов рака печени у рыбок данио. В частности, они обнаружили, что одновременная экспрессия двух конкретных форм этих белков может замедлять рост опухоли и увеличивать выживаемость. Поскольку исследованные ими опухоли очень напоминали наиболее распространенный тип рака печени человека, это открытие может привести к новым методам лечения, которые помогут подавить распространение этого заболевания.
Использование подвижности клетокЕще одна область интереса для исследователей MBI — подвижность клеток (движение клеток), которая необходима для заживления ран и восстановления кожи. Здесь динамика цитоскелета генерирует силы, необходимые для запуска и поддержания клеточного движения. Адгезия между клетками позволяет этим силам передаваться между клетками и позволяет клеткам перемещаться вместе в процессе, известном как коллективная миграция клеток.
Выращивая клетки на крошечных столбах и контролируемых субстратах, исследователи MBI могут моделировать заживление ран и измерять силы, генерируемые клетками. В одном исследовании группа, возглавляемая профессором Чви Тек Лим и профессором Бенуа Ладу, наблюдала образование мостиков эпителиальных клеток, которые почти полностью поддерживаются силами адгезии между отдельными клетками. Во втором исследовании профессор Ладу и его коллеги определили новый механизм, участвующий в заживлении ран, посредством которого сократительные белковые нити, созданные отдельными клетками, соединяются вместе и сжимают материал под раной, чтобы ускорить процесс заживления.
Следующие шагиИсследователи MBI продолжают изучать роль механических стимулов и физических сил в клеточных процессах, таких как подвижность, клеточная инвазия, дифференцировка и динамика цитоскелета.
Основные направления деятельности института включают в себя влияние механических сигналов на динамику ядер и экспрессию генов, преобразование механических сигналов в биохимические и динамику клеточной адгезии.
