Учёные раскрыли механизм сборки поляризованного кортекса в мигрирующих клетках

Клеточный кортекс — это тонкий слой филаментозного актина, моторных белков миозина и регуляторных белков под плазматической мембраной. Сборка и сокращение этой актиновой сети создаёт кортикальное натяжение, которое позволяет клеткам сопротивляться внешним механическим воздействиям, менять форму и прилагать силы. Следовательно, кортекс играет ключевую роль в различных клеточных процессах, включая деление, миграцию и морфогенез.

В исследовании, опубликованном в Journal of Cell Biology, группа профессора Цай Хуацина из Института биофизики Китайской академии наук обнаружила сигнальный каскад, ответственный за построение заднего актинового кортикального субкомпартмента в быстро мигрирующих клетках.

Используя Dictyostelium в качестве модели поляризованных и быстро мигрирующих клеток, исследователи обнаружили, что белок, содержащий домен RhoGEF и названный GxcM, локализуется специфично в задней части направленно мигрирующих клеток. Сверхэкспрессия GxcM индуцирует избыточную полимеризацию актина в заднем кортексе, и эти структуры могут быть помечены комплексом Arp2/3, что говорит о способности GxcM стимулировать сборку разветвлённого актина.

Эксперименты по ко-иммунопреципитации, масс-спектрометрии и микроскопии показали, что GxcM связывается и рекрутирует F-BAR белок Fbp17 через свой C-конец. В клетках с нокаутом fbp17 GxcM всё ещё локализуется в задней части клетки, но теряет способность стимулировать полимеризацию актина. Это приводит к снижению содержания кортикального актина, значительному уменьшению способности клетки сопротивляться внешним механическим силам, а также к дефектам деления и миграции.

Биохимические эксперименты и эксперименты по полимеризации актина in vitro показали, что Fbp17 способен связывать и активировать фактор, способствующий нуклеации актина, WASP через свой SH3-домен. Это, в свою очередь, активирует Arp2/3 и опосредует полимеризацию разветвлённого актина.

Кроме того, исследователи обнаружили, что GxcM регулирует сборку актина, стимулируя активность малой GTPазы RacC. Дрожжевой двухгибридный анализ и биохимические эксперименты показали, что активная RacC связывается как с Fbp17, так и с WASP. Индукция экспрессии конститутивно активной RacC в клетках вызывает эффекты, аналогичные сверхэкспрессии GxcM, зависимым от Fbp17 и WASP образом. Делеция racC вызывает фенотипы, сходные с делецией fbp17, приводя к дефектам целостности и функции кортекса.

Это исследование описывает сигнальный каскад, состоящий из GxcM, Fbp17, RacC, WASP и Arp2/3, который регулирует формирование заднего кортикального субкомпартмента в быстро мигрирующих клетках и поддерживает целостность кортекса. Таким образом, помимо своей хорошо известной роли в формировании выпячиваний на переднем крае клетки, комплекс Arp2/3 выполняет ранее непризнанную функцию в построении заднего кортекса.