Как клетки способны поворачивать

Два новых исследования с участием исследователя Лундского университета Понтуса Норденфельта показали, что клетки используют молекулярную силу изнутри, чтобы направлять себя в определённую сторону. Это знание может иметь большое значение для разработки новых лекарств.

Механизм навигации

Клетки взаимодействуют со своим окружением с помощью интегринов — молекул, расположенных в клеточной мембране и контактирующих как с внешней, так и с внутренней средой клетки.

• Интегрины есть почти на всех наших клетках и важны для всех типов клеточных взаимодействий, что делает их частой мишенью для лекарств.
• В неактивном состоянии интегрин складывается, в активном — распрямляется снаружи клетки.

Как работает "крюк"

Клетка "ощупывает" разные поверхности поблизости, надавливая на них интегринами.

"Интегрины похожи на маленькие якоря или крюки, которые раскрываются в активном состоянии и складываются в неактивном", — объясняет Понтус Норденфельт.

Пока интегрины раскрываются и "ощущают" внешнюю среду, они могут использовать силу изнутри клетки, чтобы стать полностью активными. Эта сила может направлять клетку в разные стороны, выравнивая интегрины.

"Клетка может активно "сказать", что хочет проверить поверхность, и это механически контролируется изнутри скелетом клетки, называемым актином. Интегрины — как маленькие машины. Представьте себе крюки, которые вы выпускаете, пока они за что-нибудь не зацепятся, а затем можете подтянуться к этой точке. А если крюк ни за что не зацепится, его сматывают обратно".

То, что интегрины переориентируются и движутся в одном направлении, важно для поворота клетки.

Методы исследования

Изучение интегринов таким образом потребовало экспертов из разных областей и разработки новых технологий:

• Новая микроскопическая техника, позволяющая видеть ориентацию интегринов во время движения клетки на цветных изображениях.
• Технология супер-разрешения, отмеченная Нобелевской премией по химии в 2014 году.

В исследовании использовались T-клетки иммунной системы и клетки соединительной ткани — фибробласты. Идеи проекта родились на курсе физиологии в Вудс-Хоуле (США), куда Понтус Норденфельт был принят во время постдока в Гарварде.

Будущие направления

В будущем Понтус Норденфельт планирует использовать свою микроскопическую технологию, чтобы заснять роль интегринов во время инфекций:

• Как бактериям удаётся прикрепляться и не смываться с клеток, к которым они присоединились?
• Как они проникают в наши клетки?

"Те же самые молекулы, которые клетки тела используют, чтобы перемещаться и распознавать объекты, используются бактериями для прикрепления к нашим клеткам и их вторжения. Поэтому следующим шагом я хочу лучше понять, как процесс инфекции связан с интегринами".