Миграция клеток нуждается в циклах цитоплазматическийх выпячиваний, адгезии, контракции и де-адгезии, когда клетка перемещается поверх подлежащего субстрата. Клетки м. оказаться способными `чувствовать' субстрат и обладать механизмами, которые позволяют ей отвечать на механические сигналы, такие как натяжение (stretching). Высвобождение кальция из активируемых растяжением каналов м. играть в этом важную роль. Yu-Li Wang и др. комбинировали state-of-the-art traction force микроскопию с обычной биохимией кальция, чтобы изучить функцию этих каналов и картировать их расположение (см. p. 53). Они показали, что растягивающие силы запускают увеличение концентрации внутриклеточного кальция и тяги в фибробластах, которые м.б. блокированы с помощью ингибитора растяжением активируемых каналов gadolinium или удалением внеклеточного кальция. Они затем использовали фокальное высвобождение gadolinium, чтобы показать, что – противоположность предудущим спекуляциям – он является каналом ведущего края скорее, чем каналами хвоста, что важно. Далее они продемонстрировали, что gadolinium существенно снижает уровни фосфотирозина и структурного белка vinculin в фокальных адгезиях. Авт. приходят к выводу, что вступление кальция через растяжением актививруемые каналы регулирует механические силы, продуцируемые на ведущем крае, также как и организацию прикреплений клетки к субстрату.

Wei, C. et al. Calcium flickers steer cell migration. Nature 31 Dec 2008 (doi: 10.1038/nature07577) Article

Кальций играет основную роль в направленном восприятии, ремоделировании цитоскелета, генерации сил и перераспределении фокальных адгезий. Мигрирующие клетки обладают rear-to-front градиентом кальция с наинизшей концентрацией по фронту. Однако это противоречит, т.к. многочисленные эффекторные белки, которые нуждаются в высоких уровнях кальция, располагаются по фронту клетки. Heping Cheng с коллегами описали, что микродомены с высоким содержанием кальция (calcium flickers) , которые необходимы для направленного движения, появляются по фронту мигрирующих фибробластов.

С помощью получения картин высокого разрешения авт. обнаружили в мигрирующих. но не в стационарных, фибробластах обилие коротко-живущих мерцаний (flickers) кальция на их ведущем крае. Они быстро удалялись прочь с переднего края клетки, обнаруживая паттерн распределения, который противоположен глобальному градиенту кальция.

Какова молекулярная основа calcium flicker? Когда авт. испоьзовали среду свободную от кальция или специфически блокировали stretch-activated cation channel (SACC), то они установили, что flicker активность исчезает. Блее того, используя patch-clamp в комбинации с получением конфокальных картин, авт. смогли визуализовать flickers, когда активность одиночных каналов индуцировалась механическими стрессами. Эти результаты показали, что calcium flickers запускаются с помощью притока кальция через SACCs.

SACCs принадлежат сверхсемейству transient receptor potential (TRP) ионных каналов. Среди членов этого семейства, которое, как известно, реагирует на механические силы, авт нашли, что нокдаун TRPM7 устраняет calcium flickers. Т.о., TRPM7 был идентифицирован как рецептор, который ответственен за передачу механических сигналов в flickers.

Затем авт. исследовали, может ли высвобождение кальция из endoplasmic reticulum (ER) также вносить вклад в calcium flickers. Ингибируя рециклинг ER кальция или ингибируя inositol-1,4,5-trisphosphate receptor (Ins(1,4,5)P3R) - который высвобождает кальций в ответ на вторичный мессенджер Ins(1,4,5)P3 - существенно снижали амплитуду flicker, но не уменьшали вероятности формирования flicker. Т.о., кальций поступает посредством TRPM7 , локально амплифицируется за счет высвобождения кальция через Ins(1,4,5)P3R.

Но какова физиологическая роль calcium flickers? Cheng с коллегами использовали градиент platelet-derived growth factor (PDGF) - хемоаттрактанта, который, как известно, индуцирует силы тяги и продукцию Ins(1,4,5)P3 - применительно к мигрирующих фибробластам. Авт. наблюдали, что мигрирующие фибробласты поворачивали в направлении высоких концентраций PDGF и что изменения направления коррелировали с увеличением активности flicker в направлении источника PDGF. Более того, как повороты, так и хемотактическая способность были нарушены после нокдауна TRPM7 или Ins(1,4,5)P3R и когда была ингибирована передача сигналов кальция.

Это исследование показывает, что calcium flickers возникают из TRPM7 и Ins(1,4,5)P3R по фронту клетки и играют критическую роль в ведении направленных движений. Дальнейшие исследования д. выявить сигнальные каскады, которые активируются flicker активностью, которая контролирует поведение разворачивания мигрирующих клеток.

Оригинал статьи Здесь