Социальные рецепторы: в парах, группах или толпой

Клеткам необходимо понимать, куда они движутся во время миграции в организме (например, при развитии) или при установлении нейронами новых связей. "Неверный поворот" обычно приводит к заболеванию или нарушениям развития. Клетки получают направляющие сигналы от других клеток, с которыми взаимодействуют, а затем отталкиваются от них после кратковременного контакта. Среди этих сигналов — лиганды эфрины, которые распознаются Eph-рецепторами на клетке.

Учёные из Института нейробиологии Макса Планка в Мартинсриде вместе с коллегами из Института молекулярной физиологии Макса Планка в Дортмунде обнаружили, что Eph-рецепторы должны объединяться в группы по три или четыре, чтобы активироваться и передавать сигнал. Более того, соотношение таких мультимеров к неактивным димерам определяет силу реакции клеточного отталкивания. Эти результаты помогают понять, как клетки общаются, и дают отправную точку для изучения заболеваний, связанных с нарушениями в этой системе навигации.

Как клетки общаются

Клетки, как и люди при встрече, активно взаимодействуют. Это особенно критично в мозге, где процессы адгезии и репульсии между нейронами происходят постоянно. Правильные связи между клетками необходимы, например, для обучения. Растущие опухоли также обмениваются информацией с окружающими клетками.

Ключевыми игроками в этом общении являются Eph-рецепторы и их лиганды эфрины. При встрече эфрина на одной клетке и Eph-рецептора на другой образуется комплекс ephrin/Eph. Это запускает клеточные процессы, которые в итоге приводят к разрыву комплекса и взаимному отталкиванию клеток.

Безопасность против ложных сигналов

Многие рецепторные системы имеют "предохранитель": сигнал передаётся в клетку только если образуется димер (пара) из двух рецептор/лигандных пар. Однако с эфринами и Eph-рецепторами всё иначе. Комплексы ephrin/Eph образуют димеры, но часто и более крупные группы на клеточных мембранах. Ранее было неясно, как это влияет на силу сигнала отталкивания.

Эксперимент и открытие

Учёным удалось искусственно вызвать и изучить образование групп Eph-рецепторов в клеточной культуре. Результаты показали:

• Обычные димеры Eph-рецепторов неактивны.
• Только тримеры и тетрамеры (группы из трёх и четырёх) запускали сигналы, вызывающие отталкивание клеток.

Оказалось, что гипотеза "больше группа — сильнее сигнал" слишком проста. Важна не размер отдельной группы, а состав всей популяции групп на мембране.

Механизм градации ответа

Сила сигнала отталкивания зависит от соотношения:

• Чем больше тримеров и тетрамеров и меньше димеров в мембране — тем сильнее реакция отталкивания.
• Чем больше димеров и меньше мультимеров — тем слабее реакция или её нет вообще.

Как отмечает Рюдигер Кляйн: "Благодаря этому механизму клетка может градуировать свой ответ — от вынуждения другой клетки развернуться на 180 градусов до простого проведения её на близком расстоянии".

Это открытие — важный шаг к пониманию того, как мигрирующие и растущие клетки ориентируются в пространстве и почему эта система навигации даёт сбой при некоторых заболеваниях.