Клеточные биологи из МГУ открыли неизвестный ранее способ регуляции клеточной подвижности — это открытие позволит разработать новые препараты для терапии онкологических заболевании или лечения болезней сосудов. Исследование было опубликовано в февральском номере журнала Cytoskeleton.
Ученые из МГУ имени М.В.Ломоносова выяснили, что протеинкиназа LOSK (ранее открытая в одной из лабораторий НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского) регулирует внутриклеточное распределение динактина — сложного белка, необходимого в том числе для транспортировки веществ внутри клетки. По словам одного из авторов работы Антона Буракова, результаты работы помогут в создании новых лекарственных препаратов для лечения онкологических заболеваний и болезней сосудов.
Клеточная подвижность определяет множество процессов, жизненно важных для клетки и организма в целом — например, эмбриогенез (начальный период развития плода) и ангиогенез (образование новых кровеносных сосудов). Эти процессы требуют реорганизации и поляризации актина (белка мышечных волокон) и микротрубочек — полых цилиндрических структур клеток эукариотов, которые образуют цитоскелет. Цитоскелет служит клетке механическим каркасом, помогает органеллам клетки перемещаться внутри нее, а также обеспечивает клеточное движение — сократительные белки содержатся не только в мышечных, но и прочих тканях живых организмов.
Новым неизвестным ранее регулятором подвижности клеток является протеинкиназа LOSK (Long Ste20-like Kinase), также известная как SLK. Как и другие протеинкиназы, SLK/LOSK модифицирует другие белки путем фосфорилирования, что может менять их ферментативную активность, положение в клетке или взаимодействие с другими белками. Белок SLK/LOSK был ранее открыт в одной из лабораторий НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского — подразделения МГУ имени М.В.Ломоносова.
Группа российских ученых из НИИ имени А.Н. Белозерского изучает молекулярные механизмы, определяющие архитектуру и функции основной транспортной системы клетки — сети микротрубочек. Микротрубочки в клетке играют роль своеобразных «дорог», по которым перемещаются частицы — это перемещение становится возможным благодаря моторным белкам (динеину и кинезинам).
В ходе работы путём молекулярного клонирования биологи изготовили многочисленные генетические конструкции, которые внедряли в клетки животных (в основном в клетки, выделенные из почки зелёной мартышки). После нанесения экспериментальной раны, движение генетически модифицированных клеток и их соседок снимали на видео на микроскопе, оборудованном системой подогрева. При этом в клетках изучали также морфологию цитоскелетных структур и анализировали содержание ряда белков в цитоплазме, а также воздействовали на клетки специфическими ингибиторами.
Было замечено, что LOSK способна регулировать внутриклеточное распределение динактина — сложного белка, необходимого в том числе для внутриклеточного транспорта. Динактин регулирует активность динеина и его связывание с микротрубочками и с центросомой. Центросома — это главный центр организации микротрубочек, который играет важную роль в процессе деления клетки. Как правило, в клетке содержится одна или две центросомы, а вот клетки злокачественных опухолей отличаются значительным увеличением числа центросом.
Доктор биологических наук, старший научный сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского Антон Бураков прокомментировал: «Главный результат работы состоит в том, что нам удалось разделить две независимых цепочки событий, запускаемых белком SLK/LOSK, и показать, что один процесс приводит к построению радиальной звезды микротрубочек, а другой — к направленному перемещению клеток. До этого считалось, что направленное движение клеток напрямую зависит от архитектуры микротрубочек. Помимо упомянутых ранее процессов эмбриогенеза и ангиогенеза от клеточной подвижности зависят процессы канцерогенеза, заживления ран и иммунного ответа. Микротрубочки же являются мишенью для митостатиков — препаратов, используемых при терапии раковых заболеваний. Вывод работы состоит в том, что регуляция движения клеток осуществляется независимо от регуляции работы центра организации микротрубочек».
Изучение клеточной подвижности — перспективная тема, поскольку без этого процесса невозможна жизнедеятельность организмов человека и животных. Кроме того, способы регуляции подвижности нормальных и опухолевых клеток, очевидно, различны, что значительно расширяет поле для дальнейших исследований.
«Результаты работы могут быть использованы уже сейчас для дальнейших исследований в этой области. Применение же наших результатов в будущем в медицинской практике (разработка специфических ингибиторов подвижности для терапии онкозаболеваний или специфических стимуляторов подвижности для лечения заболеваний сосудов) зависит от соответствующей законодательной базы», — рассказывает Антон Бураков.