Эпителий, ткань, состоящая из близко расположенных клеток, образует железы и покрывает внешнюю поверхность тела человека, а также его внутренние полости, такие как легкие или кишечник. Существуют различные типы эпителиев в зависимости от поверхностей, которые они покрывают, и функций, которые они выполняют. Эти ткани подвергаются различным типам механического растяжения, например, вызванным прохождением пищи или заполнением мочевого пузыря. Механический вход сильно влияет на пролиферацию и дифференцировку эпителиальных клеток, как здоровых, так и раковых, но лежащие в их основе процессы остаются плохо изученными. Исследователи из Женевского университета (UNIGE), Швейцария, обнаружили, что белки Zonula Occludens-1 и -2 (ZO-1 и ZO-2), которые способствуют плотности эпителия, воспринимают эти физические сигналы и активируют различные соответственно клеточные ответы. Эти результаты, опубликованные в журнале Current Biology, раскрывают новый процесс, с помощью которого механические силы могут регулировать структуру эпителия, их динамическое равновесие и создание тканевых барьеров. Таким образом, целенаправленное ингибирование ZO-1 в опухолях может стать направлением для изучения, учитывая его вероятную роль в пролиферации раковых клеток.
Эпителиальные клетки, которые связаны между собой межклеточными соединениями, сетью более или менее плотно собранных белков, составляют железы и выстилают полости и поверхность тела. Эти клетки могут, например, поглощать воду и растворенные вещества в почках, выделять молоко в молочных железах или сопротивляться механическому воздействию во время наполнения и опорожнения мочевого пузыря. Понимание того, как функционируют эпителиальные клетки, является серьезной проблемой как в здоровых, так и в раковых условиях, поскольку большинство опухолей развиваются из эпителиальных клеток.
Гибкий клеточный скелет
«Механические силы, воздействующие на эти клетки, влияют на их поведение, заставляя их, например, размножаться для восстановления травмы или формировать трехмерную структуру, такую как железа», - объясняет Сандра Сити, профессор. на кафедре клеточной биологии факультета естественных наук UNIGE.
Белки ZO-1 и ZO-2, входящие в состав межклеточных соединений, также находятся в контакте с цитоскелетом, сетью сократительных нитей, придающих форму клетке. Биологи из UNIGE в сотрудничестве с исследователями из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL) и Национального университета Сингапура задались вопросом, играют ли эти белки роль в передаче механических сигналов, ведущих, например, к изменению клеточных распространение.
Изолировать ключевой фактор по требованию
Доменика Спадаро, исследователь из UNIGE и первый автор исследования, подробно описывает результаты: «ZO-1 принимает различные конформации в зависимости от напряжения, создаваемого цитоскелетом, подобно гибкой пружине. Когда цитоскелет натянут, этот растяжение растягивает ZO-1, что изолирует фактор, необходимый для размножения клеток. И наоборот, после травмы, например, ZO-1 ослабляет и высвобождает этот фактор, так что клетки снова размножаются, чтобы восстановить повреждение."
В зависимости от организации цитоскелета и напряжения, которое он оказывает, ZO-1 и ZO-2 работают вместе, чтобы стабилизировать факторы, которые регулируют экспрессию генов, пролиферацию клеток и плотность эпителия, а также способность эпителия к самоорганизации в трехмерные структуры. ZO-1 и ZO-2, вероятно, также играют роль в пролиферации раковых клеток, которые чувствительны к механическим воздействиям в окружающей их среде. Таким образом, разработка молекул, способных ингибировать их в опухолях, может стать преимуществом в борьбе со злокачественными новообразованиями.