Новый механизм регуляции сокращения эпителиальных трубок

Исследователи из Института механобиологии (MBI) Национального университета Сингапура (Nus) обнаружили новый механочувствительный способ регуляции сокращения эпителиальных трубок. Результаты опубликованы 19 декабря 2014 года в журнале Current Biology.

Модель для изучения сокращения

Эпителиальные трубки — это динамические структуры, которые должны противостоять внешнему давлению. Их сужение (констрикция) происходит благодаря сократимости актомиозина — скоординированному движению филаментов белка актина и моторного белка миозина. Нарушения этой сократимости лежат в основе астмы, повышенного давления и желудочно-кишечных расстройств.

Учёные использовали в качестве модели репродуктивный орган нематоды C. elegans — сперматеку. Это трубка в форме гармошки, где хранятся сперматозоиды. Во время овуляции неоплодотворённая яйцеклетка попадает в сперматеку, оплодотворяется, и затем сокращение трубки, основанное на актомиозине, выталкивает эмбрион в матку. Этот цикл повторяется около 150 раз за жизнь червя.

Роль белка SPV-1

Исследователи обнаружили, что ключевую роль в регуляции этого цикла играет белок SPV-1. В пустой сперматеке клеточная мембрана складчатая, и SPV-1 прикрепляется к ней, действуя как «дорожный блок», предотвращая сокращение актомиозина.

Когда яйцеклетка входит в сперматеку, клетки растягиваются, мембрана выпрямляется, и SPV-1 отсоединяется от неё. С устранением «блокировки» происходит сокращение актомиозина и выброс эмбриона. После этого трубка сжимается, и SPV-1 снова локализуется на складчатой мембране.

Механочувствительность и последствия мутации

В мутантах, лишённых функционального SPV-1, наблюдалась гиперактивная сократимость, и эмбрионы выталкивались преждевременно. В другом случае мутации SPV-1 оставался прикреплённым к мембране независимо от её кривизны. Это препятствовало сокращению актомиозина и приводило к накоплению нескольких эмбрионов в сперматеке. Это подтвердило, что SPV-1 является механочувствительным.

Значение открытия

Обнаруженная элегантная система обратной связи связывает регуляцию сокращения с формой и функцией эпителиальных трубок через механические и биохимические сигналы. Этот механизм может быть универсальным и регулировать сократимость в других эпителиальных трубках организма человека. Его изучение может привести к новым методам лечения таких заболеваний, как астма или сердечно-сосудистые патологии.