Сигнальная трансдукция без кластеров рецепторов может направлять движение клеток

Клетки организма общаются друг с другом, получают сигналы из внешнего мира и реагируют на них. Центральную роль в этой сети коммуникации играют рецепторные белки, закреплённые на клеточной мембране. Там они принимают и передают сигналы внутрь клетки, где запускается клеточная реакция.

У людей G-белок-сопряжённые рецепторы (GPCR) представляют самую большую группу таких молекул — около 700 различных типов. Новое исследование учёных из Франкфурта и Лейпцига было сосредоточено на GPCR, который служит рецептором для нейропептида Y в клетках и называется Y2-рецептором. Нейропептид Y — это вещество-посредник, передающее сигналы между нервными клетками, поэтому Y2-рецепторы в основном присутствуют в нейронах и, среди прочего, запускают образование новых клеточных связей.

В лаборатории исследователи создали клетки, на поверхности которых было около 300 000 Y2-рецепторов, и вырастили их на специально разработанных светочувствительных матрицах. Каждый Y2-рецептор снабдили небольшой молекулярной «меткой». Когда учёные создавали пятно света с помощью тонкого лазерного луча на поверхности клетки, Y2-рецепторы под этим пятном «запирались» молекулярной меткой на облучённой матрице так, что сближались, образуя скопление, известное как кластер. Всю реакцию можно было наблюдать немедленно в определённом месте и в течение нескольких секунд.

Профессор Роберт Темпе из Института биохимии Университета Гёте во Франкфурте объясняет: «Уникальность этого эксперимента в том, что кластеризация рецепторов запускает сигнал, похожий на сигнал от нейропептида Y. Только лишь за счёт кластеризации мы смогли вызвать движение клетки как её реакцию. Лазерные пятна даже позволили нам контролировать направление движения клетки».

Поскольку светочувствительные пары «замок-ключ» очень малы по сравнению с рецепторами, организацию рецепторов в клеточной мембране можно контролировать с высокой точностью с помощью лазерного пятна. «Этот неинвазивный метод особенно хорошо подходит для изучения эффектов кластеризации рецепторов в живых клетках, — продолжает Темпе. — Наш метод можно использовать для исследования захватывающих научных вопросов, например, как рецепторы организованы в сети и как формируются новые цепи в мозге».