Biomehaaniline lüliti reguleerib rakkude kokkukleepumist ja suhtlemist

Biomehaaniline lüliti reguleerib rakkude kokkukleepumist ja suhtlemist
Biomehaaniline lüliti reguleerib rakkude kokkukleepumist ja suhtlemist
Anonim

Weizmanni Instituudi teadlased pakuvad välja mudeli, mis reguleerib rakkude adhesiooni – keskse tähtsusega embrüonaalses arengus, rakkude liikumises ja suhtluses

"Rasked ajad" või täpsem alt kokkupuude jäiga keskkonnaga suurendab rakkude kalduvust moodustada tihedaid adhesioone ja suhelda vastav alt hiljutisele Weizmanni Instituudi uuringule, mis avaldati ajakirja Nature Cell Biology märtsinumbris. Leiud paljastavad uue parameetri, mis reguleerib raku kinnitumist, nimelt lähiümbruse füüsikalisi omadusi.

Rakkude adhesioon, mille käigus rakud seostuvad külgnevate rakkude ja nendevahelise rakuvälise maatriksiga, on kudede ja elundite moodustumise, samuti rakkude liikumise ja rakkudevahelise teabevahetuse jaoks ülioluline, mida nimetatakse signaalimiseks. Haardumise halvenemine võib viia haiguse, näiteks vähi tekkeni. Kui rakud eraldatakse ümbritsevast maatriksist, surevad nad tavaliselt lühikese aja jooksul. Seda protsessi nimetatakse anoikiks, kreeka keeles kodutuse kohta.

Keskkonda tajudes rändades kuni oma kindla asukoha leidmiseni kinnituvad rakud, vohavad ja arenevad. Kuid milline on selle mehhanismi dünaamika? Millised märgid eksisteerivad elusorganismis, mis mõjutavad adhesiooniomadusi ja juhendavad rakku oma asukohta muutma, ühendama või lahti ühendama? Seda püüdis mõista Weizmanni meeskond eesotsas prof Benjamin Geigriga molekulaarrakubioloogia osakonnast.

Uurimisrühma kuulusid doktorant Eli Zamir ning professorid Zvi Kam ja Alexander Bershadsky molekulaarrakubioloogia osakonnast, Kenneth Yamada riiklikest tervishoiuinstituutidest (NIH) ja Ben-Zion Katz Tel. Avivi meditsiinikeskus.

Selle rühma varasemad uuringud näitasid, et rakkude adhesioonikohtadel on erakordne struktuurne ja molekulaarne mitmekesisus. Nad avastasid kahe peamise adhesioonitüübi olemasolu: "fokaalkontaktid", mis asuvad peamiselt raku perifeerias, mis moodustavad tihedad adhesioonid ja mängivad olulist rolli raku signaaliülekandes, ja "fibrillaarsed adhesioonid", mis moodustavad hajutatud ühendusi ja mida leiti peamiselt ümber. lahtri keskus.

Mobiilsidevõrgu sõnumid

Mobiilsed adhesioonid? Kõlab paradoksaalselt, kuid rakkude adhesioonid on Weizmanni uuringu kohaselt tõepoolest liikuvad ning seda tunnust reguleerivad ühiselt ümbritseva keskkonna jäikus ja raku kontraktiilsus. Kasutades digitaalset mikroskoopilist analüüsi koos elusrakkudes ekspresseeritud fluorestseeruvate valkudega, jäädvustas meeskond aeglustatud "filme", ​​mis paljastavad rakkude adhesioonide liikuvuse ja saatuse erinevates keskkondades.

Tuvastati, et fibrillaarsed adhesioonid ja fokaalsed kontaktid pärinevad koos raku perifeeria lähed alt ja seejärel eralduvad.Kui fokaalsed kontaktid jäävad üldiselt paigale, siis fibrillaarsed adhesioonid transporditakse konveierilindiga – raku kontraktiilse mikrokiudsüsteemiga – pidev alt raku keskme suunas.

Üllatuslikult avastasid teadlased, et lisaks keskkonna keemilisele olemusele mõjutavad adhesioonidemograafiat ka selle füüsikalised omadused. Näidati, et ümbritseva maatriksi jäikus toimib "mehaanilise lülitina", mis mõjutab rakkude adhesiooni dünaamikat. Fokaalsed kontaktid tekivad interaktsioonil jäiga maatriksiga ja jäävad suures osas liikumatuks, samal ajal kui interaktsioon elastse maatriksiga põhjustab fibrillaarsete adhesioonide moodustumist, mis seejärel koos nendega kaasnevate valkudega rakukeskuse suunas eemaldub. "Rakud näitavad puutetundlikkust, mis teavitab neid muutustest nende keskkonnas, " ütleb Geiger. "Kuigi varem arvati, et raku adhesiooni mõjutavad peamiselt molekulide tüübid, millega rakk kokku puutub, siis selgub, et füüsilised näpunäited mõjutavad ka adhesiooni ja raku otsust teatud "naabruskonnas" juured lüüa või teise võimalusena lahti ühendada ja liikuda. peal.'

Füüsilise keskkonna muutmine lülitab sisse ka raku sideliinid, soovitab uuring. Varasemad Bershadsky ja teiste läbiviidud uuringud näitasid, et kõrge pingega keskkonnad suurendavad signaalimist, käivitades raku perifeeriast selle juhtimiskeskusesse – tuuma – üle kantud kaskaadsõnumi. See arusaam sobib hästi hiljutise avastusega, et jäik, kõrge pingega keskkond soodustab fookuskontaktide moodustumist, mida iseloomustab tõhustatud fosforüülimine – raku side ja signaaliülekande oluline element.

Soovi korral on saadaval värviline paberkujutis, mis demonstreerib raku adhesiooni dünaamikat. Pilt on postitatud ka aadressil:

Seda uuringut rahastasid Iisraeli teadusfond, Yad Abrahami vähidiagnostika ja -ravi keskus ning Minerva fond.

Prof. Geiger on Erwin Neteri raku- ja kasvajabioloogia õppetool. Prof Kam on Israel Pollaki biofüüsika õppetool.

Weizmanni teadusinstituut on Iisraelis Rehovotis asuv suur teadusuuringute ja kraadiõppe keskus.

Populaarne teema