Движение клеток через двумерный субстрат нуждается в динамической сочетанности присоединения фронта клетки и отсоединения тыльного края клетки в результате чего тело клетки смещается вперед. Когда адгезия и отсоединение происходият на противополжных краях клетки, то движущаяся клетка должна приобретать и поддерживать пространственную и функциональную асимметрию, поляризацию(1, 2). Эта асимметрия развивается меэжду двумя противоположными краями клетки, выпячивающимся и тыльным (называемым uropod у лимфоцитов).

Из-за специализированных функций этих компартментов каждый полюс мигрирующей клетки обогащен специфическими рецепторами и сигнальными молекулами. У фибробласт-подобных клеток и лимфоцитов ведущий карй содержит хемокиновые рецепторы, некоторые glycosylphosphatidylinositol-сцепленные белки, такие как urokinase plasminogen activator receptor (uPAR), а также механизмы, которые ощущают среду и индуцируют локальную полимеризацию актина(1). Тогда как тыльный край у фибробластов выглядит пассивным хвостом, уропод лимфоцитов являтся специализированным псевдопо-подобным выпячиванием с важрными функциями, включая подвижность и рекрутирование bystander клеток. Некоторые intercellular adhesion molecules (ICAMs) концентрируются в uropod, включая ICAM-1, -2 и -3, CD43, CD44, а также актин-связывающие белки семейства ezrin radixin moesin. В соответствие с их важностью в мигрирующих лимфоцитах молекул поперечных связей, располагающихся в уроподе, достаточно для запуска поляризации и подвижности нейтрофила(3).

Чтобы понять процессы поляризации и хемотксиса, должны бфть выявлены молекулярные механизмы генерации и поддержания асимметричного распределения компонентов клеточной поверхности. Предполагается, что ассоциация белков с холестерол- и glycosphingolipid-обогащенные доменами raft-membrane является критической для распределения специализированных молекул на ведущем крае фибробласт-подобных мигрирующих клеток. Маркер плотика (raft) GM1 ganglioside, raft-associated chemokine receptor CCR5, и др. ассоциированные с плотиками белки накапливаются преимущественно в ведущей lamella мигрирующих клеток(4). Модификация локализованных в плотиках белков, так что они больше не ассоциируют с плотиками, подавляет их асимметричное перераспределение. Деплеция холестерола в мембранах ведет к образованию в клетках изотропных псевдоподиальных выпячиваний, указывающих на то, что необходимо перераспределение плотиков для локацион-специфической индукции псевдопоидных выпячиваний во время поляризации клетки. Более того, плотики являются предпочтительными клеточными платформами для связанной с мембранами полимеризации актина с помощью in situ phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate синтеза и tyrosine kinase signaling через WASP-Arp2/3 путь(5 7).

Ассоциация с плотиками, по-видимому, является центральной для перераспределения белков в ведущем крае мигрирующих клеток. Изучали перераспределение ассоциированных с плотиками мембранных рецепторов и липидов во время поляризации Т клеток. Установлено, что мембранные плотики перераспределяются асимметрично в мигрирующих Т лимфоцитах. В отличие от fibroblast-like клеток поляризованные Т лимфоциты сегрегировали маркеры ведущего каря и уропода в два разных типа плотиков, отличавшихся составом белков и липидос. Плотики ведущего края, помомо содержащи хемокиновых рецепторов и uPAR, обогащены ганглиозидом GM3 и лишены GM1; плотики в uropod, содержащие CD44 и др. молекулы клеточной адгезии, богаты GM1, но в них отсутствует GM3.

Эктопическая экспрессия ассоцированного с плтиками influenza virus hemagglutinin (HA) обусловливает его асиметрическое распределение в поляризованных Т клетках, тогда как экспрессия nonraft мутантной версии(HA2A520; ref. 8) характеризуется гомогенным распределением блека на клеточной мембране. Асиметрическое перераспределение наблюдалось и для green fluorescent protein (GFP)-tagged version of the vesicular stomatitis virus glycoprotein (VSVG3)-GFP (9), который ко-локализовался с GM1 при экспрессии в Т клетках. Мутантная версия этого белка (VSVG3-SP-GFP; ref. 10), которая не ко-локализуется с GM1, распределена гомогенно на клеточной мембране. is distributed homogeneously on the cell membrane. Следовательно, распределение плотиков основной детерминант асимметричного перераспределния белка в поляризованных Т клетках.

При миграции клетки должны интегрировать пространственную и временную информацию для корректного перераспределния мембранных рецепторов, адгезивных белков и сигнальных молекул и должны индуцировать цитосклетные изменения, приводящие к поляризованному фенотипу. Асимметрия в конституитивно поляризованных клетках, таких как эпителиальные и нейроны, достигается частично за счет сортировки cargo белков в специфических местах мембран при использовании двух post-Golgi circuits, однго независимого и одного зависимого от кластрирования белков с лдипидными плотиками(21). Образование кластеров белков в доменах плотиков необходимо для их перераспределения в ведущий край мигрирующих клеток аденокарциномы(4), это указывает на то, что инициальная сегрегация между raft и nonraft белками в trans-Golgi сети м. играть роль в индукции миграционного фенотипа в исходно неполяризованых клетках. Golgi integrity необходима для генерации и поддержания клеточной асимметрии и направленной миграции клеток(11, 22).

3 основных доказательств указывают на то, что распределение доменов в плотиках является центральной в в распределении мембранных белков в специфических местах во время поляризации лимфоцитов. Во-первых ассоциированные с плотиками белки и липиды асимметрично распределены в Т клетках с миграционным фенотипом. Во-вторых, белки, не имеющие функционального значения, для поляризации илимиграции клетки сегрегируют асимметрично в мигрирующих лимфоцитах в результтае их ассоциации с плотиками, а nonraft распределенные мутантные белки распределятся гомогенно в поляризованных клетках. В-третьих, ументьшение холестерола в мембранах препятствует поляризации клеток и ингибирует индуцированный хемокинами хемотаксис.

Тогда как обогащенные GM1 плотики накапливаются в ведущих псевдоподиях опухолевых клеток, наблюдается сегрегация двух отдельных типов доменов плотиков, которые расходятся к противополжным краям в Т клетках , богатые GM3 к ведущему краю (L-raft) а богатые GM1 к uropod (U-raft). Это различие между карциномными и Т клетками м отражать различные стратегии миграции(23). В карциномных клетках (как и в фибробластах) ведущий край состоит из одного или нескольких псевдоподий, которые прикрепляются к субстрату; интегрины и другие адгезивные рецепторы, такие как CD44 дают кластеры преимущественно в ведущих псевдоподиях, где накапливается также и F-actin. Более того блокада рецепторов клеточной адгезии ингибирует поляризацию и миграцию клеток(24, 25). Слабо окрашенным или негативным по интегринам и другим рецепторам адгезии, таким как CD44 и ICAM-1 и -3, является uropod. Focal adhesion kinaseифосфорилируется и перераспределяется по ведущему краю(26), тогда как F-actin в uropod (27). Эта уникальная компартментализация характеризует Т клетки как биполярные сенсоры, оптимизированные к взаимодействию с клетками (на U-raft) и клеточным матриксом (на L-raft)(28). Т.Обр., уропод Т клеток морфологически и функционально напоминает ведущие псевдоподии фибробласт-подобных клеток, включая накопление GM1-enriched raft на этом полюсе. Еzrin radixin moesin белки, которые связывают F-actin с цитоплазматическими хвостами адгезивных молекул, распределяются в GM1-enriched rafts (29) и перераспределяются по ведущему краю фибробластов(30), но перераспределяются в уроподе лимфоцитов(31).

Но имеется и сходвтсво. Ассоциированные с плотиками белки, такие как рецепторы хемокинов и uPAR перераспределяются и в ведущем крае фибрбласт-подобных клеток и лимфоцитов. Разные платформы плотиков используются; GM1 rafts в фибробласт-подобных клетках, а GM3 rafts в T клетках. GM3- и GM1-обогащенные плотики описаны и в нелимфоидных клетках: GM3 rafts обогащены белками, такими как FAK, Src family kinases, и малые Rho GTPases, все концентрируются на ведущем крае мигрирующих Т клеток. GM1- и GM3-обогащенные плотики м перераспределяться на одном и том же полюсе фибробласт-подобных клеток. Известные маркеры L- и U-raft показаны на рис.
Рис.1.

VSVG3-GFP и HA неодинаково ассоциируют с цитоскелетом или взаимодействуют с др. мембранными белками Т клеток; так их асимметричное распределение м.б. обусловлено коалесценцией латерально диффундирующих плотиков в специфически места клеток, такие как уропод. Эти результаты указывают на то, что распределение мембранных рецепторов на плотиках м. происходить помимо их связи с цитоскелетом и м. функционировать как механизм перераспределния в уроподе. Интактный актин(но не тубулин) цитоскелета нуждается в перераспределнии L- и U-raft. Из-за распределения ezrin radixin moesin белков в плотиках, ассоциация с плотиками CD43, CD44, и др.адгезивных рецепторов м. способствовать их сцеплению в цитоскелетом для правильного перераспределения.

Физиологическое значение коалесценции плотиков для приобретения полярности и хемотаксиса клеток важно для интеграции отдельных путей передачи сигналов. Перераспределение плотиков усиливает детекцию хемотактических сигналов. Усиление м. происходить на рецепторном уровне или ниже за счет локальной активации chemotactic intermediates, таких как Rho GTPases, и генерации phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate, обнаруживаемых в raft domains и на ведущем крае нейтрофилов. Кластрирование плотиков м. активировать локальную передачу сигналов. Компартментализация клеточных рецепторов и сигнальных молекул между raft и nonraft мембранными доменами необходима для эффективной обуславливаемой антигенами активации Т клеток.