Талин связывает цитоскелет и клеточную мембрану в мигрирующих и делящихся клетках

Мобильные одноклеточные организмы, такие как амеба Dictyostelium, служат отличной моделью для изучения молекулярных основ подвижности клеток. Новое исследование Масацунэ Цудзии и коллег из Лаборатории электронной микроскопии раскрывает, как белок талин A связывает цитоскелетный комплекс актомиозин с плазматической мембраной клеток Dictyostelium во время движения и деления. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Роль талина в подвижности клеток

Кортикальный актомиозин — это сократительный фибриллярный комплекс из филаментозного актина и моторного белка миозина II. Он является движущей силой многих форм изменения морфологии и движения клеток. Для своей активности этот комплекс требует связи с клеточной мембраной.

Используя GFP-меченый конструкт и иммуноокрашивание, Цудзиока обнаружил, что талин A колокализуется с миозином II в задней части мигрирующих амеб. С помощью микроскопа полного внутреннего отражения (TIRF) было установлено, что талин A и миозин II находятся близко, но не связаны напрямую. Оба ко-преципитировали с актином, что указывало на возможную связь через этот фибриллярный белок.

В эксперименте с клетками, лишенными миозина II и эндогенного талина, добавленный талин A распространялся по всей поляризованной клетке, а не только в задней части. Это показало, что его распределение зависит от миозина.

Функциональная проверка и роль в делении

При наблюдении за движением клеток Dictyostelium в градиенте cAMP было обнаружено, что клетки с нокаутом талина A начинали движение, но их задние концы часто оставались прилипшими к субстрату, образуя длинный «хвост». Предположив, что это связано с молекулой адгезии SibA, исследователи создали двойной нокаут по талину A и SibA. «Хвосты» исчезли.

Актомиозин также играет роль в митотическом делении клеток. Талин колокализовался с миозином II в средней части делящейся клетки, около борозды деления. Накопление талина снова зависело от миозина II. В клетках с делецией талина A борозда деления была шире и длиннее, чем в диком типе, и иначе реагировала на механическое сжатие. Это указывало на разобщение сократительного кольца актомиозина и плазматической мембраны.

Структурный анализ и механизм

Структурный анализ белка талин A показал, что его C-концевой домен содержит сайт связывания с актином, что объясняет связь с актомиозином. Локус в N-концевом домене связывался с фосфолипидом PtdIns(4,5)P2, который также обогащен в задних концах мигрирующих клеток. Это позволяет предположить, что PtdIns(4,5)P2 может активировать талин A как передатчика сократительной силы.

«Тот факт, что подобное разделение между плазматической мембраной и актином наблюдается и в клетках млекопитающих с мутацией талина, позволяет предположить, что эта новая функция молекулы, открытая в Dictyostelium, эволюционно консервативна», — говорит Цудзиока.