Раскрытие сложности клеточной адгезииМногие биологические процессы зависят от способности клеток прилипать друг к другу.
От этого свойства зависит формирование многоклеточных организмов и точное эмбриональное развитие, а также сохранение здоровых тканей. Нарушения способности клеток прикрепляться друг к другу были обнаружены при многих заболеваниях, таких как рак, болезнь Альцгеймера и сердечно-сосудистые заболевания.
В случае рака неэффективная клеточная адгезия позволяет опухолевым клеткам отделяться и вторгаться в другие ткани, тем самым распространяя рак по всему телу.Адгезия клетка-клетка становится возможной благодаря различным клеточным структурам, которые вместе известны как комплексы клеточно-клеточной адгезии. Наиболее заметным комплексом межклеточной адгезии является Adherens Junction.
Центральным элементом спаек является белок, известный как Е-кадгерин, или эпителиальный кадгерин. E-кадгерин охватывает клеточную мембрану, обеспечивая связь между внутренней и внешней частью клетки. Вне клетки E-кадгерин связывается с другими E-кадгеринами из соседних клеток по механизму, который можно описать как «клеточное рукопожатие».
Внутри клетки E-кадгерин связывается с линкерными белками, известными как катенины, которые прикрепляются к структурному каркасу, прилегающему к сайту адгезии, актиновому цитоскелету. Эта физическая связь между цитоскелетами соседних клеток позволяет генерировать и передавать механические сигналы.
Несмотря на их важность в адгезии клеток к клеткам, ученым еще предстоит полностью понять, как образуется комплекс кадгерин-катенин-актин и как он регулируется. Чтобы расширить представление о клеточной адгезии как о «клеточном рукопожатии», представьте, что вы идете по людной улице, держась за руки с партнером. Двигаться вместе с потоком людей, преодолевать препятствия, регулировать скорость и реагировать на изменения в условиях — все это необходимо учитывать, если вы хотите достичь пункта назначения, не упуская его.
Точно так же клетки должны сохранять свою адгезию, сталкиваясь с различными стрессами и биохимическими условиями. Следовательно, адгезивные структуры регулируются и регулируются с помощью сложной сети структурных и регуляторных белков. Если нарушение адгезии привело к определенному заболеванию, важно понять, в чем проблема, и для этого нужно отступить и посмотреть на картину в целом.
Чтобы лучше идентифицировать компоненты этой более широкой сети в поддержании и регулировании адгезии, исследователи из Института механобиологии Национального университета Сингапура применили комбинацию экспериментальных и вычислительных методов для выявления и анализа сложной сети белков, которые взаимодействуют с E-кадгерином. Для этого E-кадгерин был помечен ферментом, который при активации высвобождает небольшое облако меченой молекулы, чтобы пометить все другие белки в непосредственной близости.
В сочетании с количественной протеомикой это дает список белков, взаимодействующих с E-кадгерином, таким образом захватывая многие белки, которые влияют на адгезионные свойства клетки.В целом было обнаружено, что с E-кадгерином связан 561 белок, и примечательно, что 419 из этих взаимодействий были совершенно новыми. Используя базу данных о взаимодействии белков, исследователи создали карту взаимодействия E-кадгерина, которая содержит информацию о функции каждого белка и его взаимодействиях с другими белками в сети. Большинство обнаруженных белков были идентифицированы как адаптерные белки, которые служат каркасом в адгезивном соединении.
Также были идентифицированы другие белки, участвующие в клеточном транспорте и синтезе белков. Интересно, что исследователи обнаружили, что большинство белков, связанных с E-кадгерином, действуют независимо от клеточной адгезии.Это исследование подчеркивает, что клеточная адгезия является результатом не только образования комплекса кадгерин-катенин-актин, но и активности более 500 взаимодействующих белков. Для успешной адгезии клеток требуется каскад событий с участием этих белков, и любое разрушение в этом каскаде может привести к нарушению адгезии клеток и заболеванию.
Теперь, когда взаимодействие E-кадгерина подробно описано, исследователи могут наконец сделать шаг назад и рассмотреть сложную картину межклеточной адгезии. Это позволит выявить связанные с заболеванием дефекты и исследовать новые цели для понимания этого жизненно важного биологического процесса.