Новый механизм объясняет, как клетки мигрируют
Ученые из Центра когнитивности и социальности (Институт фундаментальных наук, IBS) и KAIST под руководством профессора Хео Вон До обнаружили функцию ключевого белка, участвующего в движении клеток, и прояснили механизм их миграции. Результаты, опубликованные в PNAS, углубляют понимание клеточного движения и могут быть полезны для исследований в области онкологии, иммунологии и неврологии.
Роль белка PLEKHG3 в миграции клеток
Исследуя движение фибробластов (основных клеток соединительной ткани), ученые выяснили, что белок PLEKHG3 (PI3K-regulated RhoGEF) играет ключевую роль в миграции. Клеткам, как и автомобилям, необходимо определить переднюю и заднюю часть для движения — это называется клеточной полярностью.
- При искусственном увеличении выработки PLEKHG3 этот белок накапливался на переднем крае фибробластов, что помогало клеткам двигаться вдвое быстрее, чем обычно.
- Удаление PLEKHG3 приводило к потере характерной веерообразной формы клетки и замедлению движения.
Управление с помощью оптогенетики
Используя ранее разработанную оптогенетическую технику LARIAT, исследователи смогли контролировать функцию PLEKHG3 с помощью света:
- Синий свет заставлял белки PLEKHG3, связанные со световым рецептором, собираться в кластеры и прекращать работу, что нарушало полярность клетки.
- Выключение света возвращало клеткам нормальную форму и полярность.
- С помощью другого оптогенетического инструмента ученые могли менять расположение PLEKHG3 внутри клетки и тем самым манипулировать направлением ее миграции.
Взаимодействие с актиновым цитоскелетом
Передний край клетки содержит сеть филаментов, собранных из белка актина, который необходим для движения. Исследование показало, что:
- PLEKHG3 связывается с вновь образованными актиновыми филаментами в течение 30 секунд.
- Это связывание активирует другие белки, способствующие формированию еще большего количества актиновых филаментов.
- В свою очередь, это привлекает еще больше белков PLEKHG3 к переднему краю, усиливая полярность и миграцию.
«Непосредственно связываясь с актиновыми филаментами на переднем крае клетки, PLEKHG3 находится в центре регуляции клеточного движения, — объясняет профессор Хео. — Мы знали, что актиновые филаменты отвечают за движение клеток и что существуют белки, усиливающие формирование их сети. Теперь у нас есть недостающее звено!»
Значение и дальнейшие исследования
«PLEKHG3 уникален тем, что способствует миграции клеток, индуцируя клеточную полярность. Поскольку этот белок очень важен для движения, мы хотим продолжить его изучение в других типах клеток, включая нейроны. Мы предполагаем, что он может играть роль в нейронной пластичности во время процессов обучения и памяти», — заключает профессор Хео.