Биохимики сделали открытие, которое проливает свет на молекулярный механизм, который позволяет некоторым клеткам, таким как иммунные клетки или даже злокачественные раковые клетки у людей, прокладывать свой путь через такие ткани, как органы, кожа или кости.
Работа, проведенная в лаборатории Орегонского университета Брэдом Ноленом, профессором кафедры химии и биохимии, была описана в статье, опубликованной в выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences от 13 февраля.
Исследователи изучили в клетках волокнистый, похожий на веревку белок, называемый актином, который растет и разветвляется так же, как конечности на деревьях. Когда ответвления актина растут, они надавливают на клеточную мембрану и образуют выступы, похожие на руки. Эти руки могут тянуть иммунную клетку вперед, позволяя ей преследовать чужеродных захватчиков, оборачиваться и поглощать их.
Нолен и его коллеги изучили комплекс, связанный с актином, Arp2/3, большую сборку белков, которая необходима для ветвления актина. Когда Arp2/3 садится на актин, он способствует формированию новой ветви на этом месте.
Этот комплекс Arp2/3 имеет решающее значение для клеточной подвижности - способности двигаться и выполнять множество функций - и для инициализации построения сети филаментов, известной как актиновый цитоскелет, который обеспечивает структурную поддержку клеток.
Исследователи определили два места на Arp2/3, где к нему прикасается белок-активатор. Этот белок-активатор находится в мембране и может чувствовать, когда клетке нужно ползти или поглотить чужеродный агент. Затем он запускает реакцию ветвления внутри клетки, касаясь Arp2/3.
Чтобы найти точные места, где белок-активатор встречается с Arp2/3, исследовательская группа извлекла Arp2/3 и белок-активатор из клеток, смешала их вместе и применила специальный метод, который химически помечает два белка в точке соединения. сайты, к которым они прикасались. В сотрудничестве с исследователями из Вашингтонского университета команда определила местонахождение этих меток с помощью метода, называемого масс-спектрометрией.
«То, что мы обнаружили, было захватывающим, потому что точное знание того, как белок-активатор связывается с комплексом Arp2/3, является первым шагом к пониманию того, как он включает свою активность ветвления», - сказал Нолен..
Понимание того, как эта активность ветвления включается в злокачественных клетках, может быть применимо в разработке новых лекарств против рака, говорят исследователи. При некоторых болезненных состояниях, включая вирусные инфекции, такие как ВИЧ и рак, клетки могут терять контроль над своим актиновым цитоскелетом.
Например, сказал Нолен, лекарство, которое блокирует участок на Arp2/3, где соприкасается белок-активатор, предотвратит ветвление актина. Это может помешать опухолевым клеткам ползать или метастазировать.
Фармацевтические компании использовали аналогичные подходы для разработки паклитаксела, лекарства от рака, нацеленного на другой филаментообразующий белок, называемый тубулином. Нолен и его коллеги заявили, что их результаты могут в конечном итоге открыть новые возможности для улучшения здоровья человека за счет расширения арсенала лекарств для борьбы с болезнями.