Учёные раскрыли древнюю форму клеточной адгезии

Способность клеток прочно прикрепляться к поверхностям — ключевое свойство всех животных, включая человека, позволяющее формировать сложные ткани и органы. Этот механизм, известный как клеточная адгезия, долгое время связывали исключительно с белками-интегринами, которых нет у многих одноклеточных организмов. Это ставило вопрос об эволюционном происхождении адгезии.

Более миллиарда лет назад амёбы отделились от своих сестринских эукариот, которые позже дали начало животным. Белок талин (флуоресцирует красным и белым на этом микроскопическом изображении) обнаружен как в амёбах (слева), так и в клетках животных (справа) и играет эволюционно консервативную роль в клеточной адгезии и передаче сил адгезии. Автор: Uni MS—AG Grashoff

Исследовательская группа под руководством профессора Карстена Грашоффа и аспирантки Сршти Рангараджан из Института интегративной клеточной биологии и физиологии Мюнстерского университета (Германия) показала, что центральную и эволюционно древнюю роль в этом процессе играет белок талин. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Талин присутствует в многочисленных эукариотических (имеющих ядро) одноклеточных организмах, а также во всех клетках животных. В человеческих клетках он обеспечивает механическое закрепление интегринов к внутренней части клетки. Сравнительные исследования в амёбах и клетках животных продемонстрировали, что талин, как и у людей, передаёт механические силы во время клеточной адгезии у одноклеточных организмов.

Хотя каждая молекула выдерживает силу всего в несколько триллионных долей ньютона, эта механическая функция талина, по-видимому, имеет решающее значение для успешной адгезии клеток. Как отмечает Сршти Рангараджан,

«Адгезия клеток животных, опосредованная интегринами, описана во всех современных учебниках по клеточной биологии. Однако, похоже, это всего лишь специализация гораздо более древнего механизма клеточной адгезии, который возник у одноклеточных организмов и опосредован талином».

Для своих выводов команда использовала методы молекулярной генетики, высокоразрешающей флуоресцентной микроскопии и измерения молекулярных сил.

Интересный факт: Исследование эволюционно консервативных белков, таких как талин, не только проливает свет на наше далёкое прошлое, но и может иметь практическое значение. Понимание фундаментальных механизмов адгезии клеток важно для разработки новых подходов в регенеративной медицине, создании искусственных тканей и изучении метастазирования раковых клеток, которое также связано со способностью клеток открепляться и прикрепляться к поверхностям.