Исследование раскрывает ключевой механизм слияния клеток

Ученые из Университета Джонса Хопкинса создали высокоэффективную систему клеточного слияния, предоставив новую модель для изучения этого процесса. Они показали, что слияние двух клеток не является равным и взаимным, как предполагалось ранее, а инициируется и управляется одним из партнеров. Это открытие может привести к улучшению методов лечения мышечной дистрофии, поскольку регенерация мышц зависит от слияния клеток для образования мышечных волокон, содержащих сотни или даже тысячи ядер.

Исследование выявило два критических компонента, необходимых для слияния клеток, объясняет Элизабет Чен, доктор философии. Интригующе, что один из этих жизненно важных компонентов фактически изменяет структуру цитоскелета одной клетки, формируя выступы, которые внедряются в другую клетку для инициации слияния.

Группа Чен наблюдала это ранее: в 2010 году с помощью электронной микроскопии высокого разрешения они показали, что в развивающихся мышцах мух мышечная клетка сливается с другой, образуя пальцевидные выступы, которые проникают в клетку-партнера. Однако слияние клеток лежит в основе не только формирования мышц, но и оплодотворения, развития плаценты, костей и иммунного ответа. Поэтому было неясно, характерны ли пальцевидные выступы для слияния вне мышечной ткани и действительно ли они управляют процессом.

Для изучения слияния в простой системе Чен и ее группа решили создать культуру сливающихся клеток из линии неделящихся клеток мух. Эти культивируемые клетки в норме не сливаются, поэтому группа попыталась модифицировать их белками, важными для слияния мышечных клеток у плодовых мух. Однако эти белки по отдельности и в комбинации не заставили клетки сливаться.

Затем они узнали о находке другой группы у червя C. elegans: белок Eff-1, локализованный на клеточной мембране, может индуцировать слияние клеток не только у червя, но и в культивируемых клетках моли. Когда группа Чен ввела Eff-1 в свои клетки мух, слилось только около 10% клеток. Но когда они ввели и Eff-1, и белок мухи, способный организовывать ремоделирование цитоскелета, «слилось почти 90% клеток». «У нас появилась наша система».

«Воссоздание высокоэффективного слияния клеток вне живого организма позволяет наблюдать процесс с беспрецедентной детализацией и выводить общие принципы», — отмечает Чен. Одно из первых открытий с новой системой — кластеризация Eff-1 вдоль пальцевидных выступов в местах тесного контакта партнеров. «Это говорит о том, что одна из целей инвазивных выступов — вовлечь фузогенные белки в обеих клетках», — объясняет Чен. Это открытие демонстрирует тесную координацию между выпячиваниями мембраны, движимыми актиновым цитоскелетом, и фузогенными белками — принцип, вероятно, применимый и к другим типам слияния клеток.

Полученные данные поднимают новые вопросы, и система культивирования клеток станет большим подспорьем для дальнейшего изучения слияния. С достаточными знаниями о процессе исследователи смогут оптимизировать клеточную терапию мышечной дистрофии, при которой нормальные мышечные клетки трансплантируют пациенту для слияния и восстановления поврежденных волокон.