Новые механизмы клеточной адгезии и регенерации тканей открывают терапевтический потенциал

Исследователи Northwestern Medicine обнаружили новые механизмы, лежащие в основе клеточной адгезии и репарации. Эти открытия могут способствовать разработке новых терапевтических средств, усиливающих клеточный ремонт после повреждения тканей. Результаты опубликованы в Journal of Cell Biology.

Старшим автором исследования стала Кара Дж. Готтарди, доктор философии, доцент кафедры медицины.

Эпителиальные клетки, самые многочисленные в организме, выстилают внутренние органы и образуют внешний слой кожи. Они формируют барьеры в виде пластов посредством межклеточных адгезивных контактов — белковых комплексов, которые удерживают клетки вместе и координируют их поведение, такое как деление и восстановление пласта после повреждения ткани.

Адгезивные контакты должны быть достаточно прочными для сцепления клеток, но и достаточно гибкими, чтобы позволить им делиться и мигрировать для восстановления барьера. Конкурирующее поведение клеток в непосредственной близости может приводить к ошибкам в делении, в результате чего образуются полиплоидные клетки с двумя или более ядрами. Эти «полиплоидные ошибки» не всегда плохи, так как такие клетки, по-видимому, обладают особыми свойствами, способствующими миграции и восстановлению барьера.

Как образуются эти полиплоидные клетки и могут ли быть вовлечены белки контактов, оставалось малоизученным.

В текущем исследовании команда Готтарди изучила один белок внутри этих адгезивных контактов — альфа-катенин. Он связывает кадгерины (белки клеточной адгезии) с цитоскелетом клетки. Когда этот белок разворачивается под действием клеточных сил, он способен создавать более прочные межклеточные взаимодействия и адгезии.

Используя культивируемые линии клеток млекопитающих (клетки почки собаки Madin Darby), учёные выяснили, как на клеточные процессы влияет мутировавший альфа-катенин. Вводя мутантные белки в клетки, они обнаружили, что постоянно развёрнутый альфа-катенин приводит к нарушению цитокинеза — заключительной стадии клеточного деления, при которой цитоплазма разделяется, образуя две новые дочерние клетки.

Учёные также идентифицировали белок, который постоянно рекрутируется к развёрнутому альфа-катенину. Это может объяснять, почему цитокинез нарушается и приводит к образованию двуядерных полиплоидных клеток.

Клиническое значение:

• Результаты могут лечь в основу новых терапевтических стратегий, направленных на ускорение восстановления клеток после повреждения за счёт поддержки образования полиплоидных клеток.
• Исследование также объясняет, почему мутации в альфа-катенине приводят к дистрофии сетчатки по типу «бабочки» (BPD) — редкому заболеванию глаз, вызывающему накопление пигментированного материала в сетчатке. Мутации, вызывающие BPD, также приводят к постоянному разворачиванию белка и нарушают деление клеток через этот общий механизм.

Альфа-катенин оказался белком контактов, исключительно чувствительным к силовым воздействиям в клетках. Текущие исследования направлены на соотнесение различных развёрнутых состояний альфа-катенина с определёнными типами клеточного поведения.