Международная группа биологов раскрыла механизм талина, разрешив научную загадку, существовавшую 40 лет. В состав этого международного исследовательского сотрудничества вошли специалисты из Университета Ливерпуля, Кембриджского университета, Кентского университета, Института механобиологии Национального университета Сингапура, а также Университета Тампере в Финляндии.
Каждая клетка организма опирается на специализированные структуры крепления для фиксации к соседним тканям и улавливания физических усилий из внешней среды. Данные процессы имеют критическое значение для заживления ран, развития тканей и иммунных реакций.
При натяжении талин разворачивается и обнажает скрытые участки, меняющие поведение клеточных контактов.
То, что мы обнаружили — это совершенно иной способ реагирования клеток на механические силы. Вместо того чтобы просто обнажать сайт связывания для другого белка, растяжение талина выявляет область, которая позволяет молекулам талина взаимодействовать друг с другом напрямую.
Бен Гоулт, руководитель исследования
Мы обычно думаем о слипании белков как о чем-то, что идет не так при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера. Наша работа показывает, что подобное молекулярное поведение действительно может быть полезным, и что клетки выработали способы его контролировать.
Бен Гоулт, руководитель исследования
Кроме того, исследовательская группа выяснила, что белок винкулин способен разрушать эти структуры талина, обеспечивая дополнительный уровень контроля и позволяя клеткам разъединять молекулы талина по мере необходимости.
Хотя один из двух регионов, идентифицированных в 1986 году, стал общепризнанным критическим связующим звеном, точная функция второго региона оставалась загадкой. Новая научная работа доказала, что этот участок функционирует не как интеграновый сайт, а позволяет молекулам талина соединяться между собой.
Эпителиальные клетки выстилают ткани и органы по всему телу, формируя преграды, которые регулируют транспорт веществ между клетками.
Кара Дж. Готтарди, профессор медицины в подразделении легочной и критической медицины, а также клеточной и биологии развития, отметила важность плотного прилегания клеток друг к другу для ограничения образования мелких щелей и утечек, которые делают ткани уязвимыми для инфекций или хронического воспаления. Исследование опубликовано в Journal of Cell Biology.
Ключом к барьерной функции является способность отдельных клеток держаться за соседей и ограничивать образование щелей или мелких утечек между ними, которые в противном случае могли бы сделать ткань уязвимой для инфекции или персистирующего воспаления.
Кара Дж. Готтарди, профессор медицины
Похоже, что альфа-катенин опирается на два входа — механическое развертывание и химическую модификацию, фосфорилирование, — чтобы организовать себя и других партнеров в плотные контакты, необходимые для барьерной функции.
Кара Дж. Готтарди, профессор медицины
Полученные данные демонстрируют, что альфа-катенин работает в качестве чувствительного к силам молекулярного переключателя, интерпретирующего механическое натяжение и биохимические сигналы. Кара Дж. Готтарди также состоит в Центре иммунобиологии человека (CHI) и является участником Комплексного онкологического центра Роберта И. Лури Северо-Западного университета.
В ходе экспериментов исследователи задействовали мышиные модели с мутациями альфа-катенина, препятствующими связыванию с афадином. В таких случаях между соседними клетками эпителия возникали видимые зазоры, приводившие к протечкам барьера.
Исследовательская команда создала линию мышей, которая постоянно отключает фосфорегулирование альфа-катенина. Мутантные особи умирали после рождения, демонстрируя очевидные свидетельства гидроцефалии.
Мы не до конца понимаем тот аспект развития мозга, который наиболее уязвим к потере этого регуляторного механизма. Является ли это дефектом нейроэпителия или сосудистая сеть мозга может быть протекающей? Мы разработали новый мышиный инструмент, чтобы попытаться разграничить эти возможности.
Кара Дж. Готтарди, профессор медицины
Джин Куин, студентка программы подготовки медицинских ученых (MSTP), была первым автором научной работы. Исследование получило финансовую поддержку от Национальных институтов здоровья через гранты с номерами HL163611, GM129312 и F30EY036267.
Читателям следует учитывать, что данная информация представляет собой описание фундаментальных лабораторных исследований клеточной биологии и не является медицинским советом. По любым вопросам, касающимся здоровья, необходимо консультироваться с квалифицированными специалистами.
Продолжение темы
