Как клетки понимают, когда нужно "затянуть пояс"

Эпителиальные клетки, выстилающие поверхность тканей, образуют плотный барьер, соединённый структурами, называемыми апикальными соединительными комплексами (АСК). Однако эмбриональный эпителий в процессе развития претерпевает множественные физические перестройки. Например, на ранних стадиях формирования головного и спинного мозга часть эпителиальных клеток впячивается, образуя желобок, который в итоге развивается в нервную трубку.

Такие изменения достигаются за счёт физического сужения апикальных (верхних) доменов выбранных эпителиальных клеток. Этот процесс управляется кольцевой сетью кабелей из белков актина и миозина, закреплённых в АСК. Исследование Масатоси Такэити и постдока Такаси Исиучи из Центра биологии развития RIKEN в Кобе выявило неожиданную роль белка Виллина в регуляции этого сужения.

Ранее считалось, что Виллин действует в основном как млекопитающий эквивалент белка Экспандед у плодовой мушки, который регулирует рост. «Оказалось, что Виллин локализуется вдоль клеточных контактов, — говорит Такэити, — и нам стало интересно, что он там делает».

Они установили, что Виллин взаимодействует с парой белков — Par3 и атипичной протеинкиназой C (aPKC), — которые помогают эпителиальным клеткам поддерживать их полярность с чётко определёнными апикальными (верхними) и базальными (нижними) сегментами. Виллин и Par3, по-видимому, выполняют очень схожие функции: они связываются с aPKC и направляют её к АСК, где aPKC действует как ингибитор актомиозин-опосредованного сужения.

Поскольку aPKC — это фермент, регулирующий функцию других белков путём их химической модификации, Такэити и Исиучи искали её потенциальные мишени. Белки, известные как Rho-ассоциированные киназы (ROCK), локализуются в АСК и модулируют функцию актомиозиновых волокон. Исследователи подтвердили, что ROCK являются прямыми мишенями aPKC. Присутствие немодифицированного ROCK в АСК, по-видимому, способствует апикальному сужению. Однако после доставки aPKC к АСК она ингибирует сужение, модифицируя ROCK и запуская его высвобождение в цитоплазму. «Это было действительно неожиданное открытие», — говорит Такэити.

Эти результаты показывают, что Виллин — важный регулятор формы эпителиальных клеток. Однако Такэити не готов полностью отбросить возможность, что он всё же может выполнять функции, аналогичные его «кузену» Экспандед. «Контроль роста и сокращение контактов могут быть физиологически связаны, — предполагает Такэити. — Будущая цель — выяснить, участвует ли позвоночный Виллин в контроле роста и, если да, как это связано с его способностью индуцировать апикальное сужение эпителия».