Белок заставляет развивающиеся клетки слипаться

Ученые из Университета Тохоку впервые предоставили экспериментальные доказательства того, что «липкость» клеток помогает им оставаться отсортированными в правильных отделах во время развития. Способность клеток плотно слипаться, известная как клеточная адгезия, по-видимому, обеспечивается белком, более известным своей ролью в иммунной системе. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Ученые давно наблюдали, что еще не специализированные клетки движутся таким образом, что группы клеток, предназначенные для определенной ткани, остаются вместе. В 1964 году американский биолог Малкольм Стейнберг предположил, что клетки со схожей адгезивностью стремятся вступить в контакт друг с другом, чтобы минимизировать затраты энергии, создавая термодинамически стабильную структуру. Это известно как гипотеза дифференциальной адгезии.

«Многие другие теоретические работы подчеркивали важность различий в межклеточной адгезии для разделения популяций клеток и поддержания границ между ними, но это еще не было продемонстрировано в живых эпителиальных тканях животных. Наше исследование впервые показало, что сортировка клеток регулируется изменениями адгезии», — говорит Эрина Куранага из Лаборатории гистогенетической динамики Университета Тохоку, руководившая исследованием.

Куранага и ее команда провели эксперименты на куколках плодовой мушки (Drosophila), обнаружив, что ген Toll-1 играет важную роль в этом процессе адгезии.

По мере развития мух из незрелой личиночной стадии во взрослую особь клетки, формирующие эпителиальную ткань, называемые гистобластами, собираются в несколько «гнезд» в брюшке. Каждое гнездо содержит передний и задний компартменты. Гистобласты предназначены для замены личиночных клеток и формирования взрослой эпидермы — самого внешнего слоя, покрывающего мух. Клетки в каждом компартменте образуют дискретные популяции, поэтому им необходимо слипаться, при этом между ними формируется четкая граница.

Используя флуоресцентные метки, команда Куранаги обнаружила, что белок Toll-1 экспрессируется в основном в заднем компартменте. Его флуоресценция также показала резкую границу между двумя компартментами.

Дальнейшие исследования показали, что Toll-1 выполняет функцию молекулы адгезии, побуждая схожие клетки слипаться. Этот процесс поддерживает прямую границу между двумя компартментами, исправляя искажения, возникающие при делении клеток для увеличения их числа.

Интересно, что белки Toll наиболее известны своей ролью в распознавании вторгающихся патогенов, и об их функциях за пределами иммунной системы известно мало. «Наша работа улучшает понимание неиммунных ролей белков Toll», — говорит Куранага. Она и ее команда планируют далее изучить функцию других генов Toll в эпителиальных клетках плодовой мушки.