Клетки мигрируют в процессе развития, иммунной защиты и опухолеобразования, что требует формирования и демонтажа связей с внеклеточным матриксом и другими клетками. Чувствительные к силовым воздействиям и адапторные белки работают вместе через серию сигнальных каскадов для активации поверхностных молекул, называемых интегринами, которые формируют адгезии (слипчивые соединения) на поверхности клеток, которые в конечном итоге соединяются с внеклеточными мишенями. Большинство моделей этого процесса указывают на то, что белки, чувствующие силу, инициируют эти каскады активации интегринов, но ранние события адгезии, в том числе достаточно ли малых сил для активации этих белков, изучены недостаточно хорошо.^1-3

В новом исследовании, опубликованном в журнале eLife, ученые сообщили, что адаптерный белок Cas способствует инициации клеточной адгезии, это говорит о независимой от силы активации.⁴ После активации посредством фосфорилирования Cas образует комплексы с другими сигнальными белками, которые способствуют клеточной адгезии, миграции и пролиферации. Однако до сих пор ученые считали, что эти события происходят после активации интегринов под действием механических ощущений. "Это действительно ставит фосфорилирование и сигнальные события на первое место в процессе образования адгезии", - говорит Jonathan Cooper, клеточный биолог из Онкологического центра Фреда Хатчинсона и соавтор исследования. Понимание этих ранних этапов может помочь объяснить, как клетки распознают и формируют прикрепления в окружающей среде и как рак использует этот процесс, чтобы избежать уничтожения".

См. также “How Soft or Stiff Substrates Direct Stem Cell Differentiation”.

Флуоресцентное микроскопическое изображение одиночной клетки на черном фоне с пурпурными белками, сгруппированными по краям, и зелеными белками, разбросанными по всей клетке. Место их пересечения окрашено в белый цвет.

TIRF-микроскопия позволяет ученым изучать ранние этапы распространения клеток. Здесь белки Cas группируются по краям клетки до появления белков адгезии. САУРАВ КУМАР

"В центре внимания было то, как клетки становятся механочувствительными, как клеточная адгезия становится механочувствительной благодаря привлечению механочувствительных белков, таких как талин, винкулин, а также других белков", - говорит Sangyoon Han, механобиолог из Мичиганского технологического университета, который не принимал участия в исследовании. "Но не так много исследований было посвящено выяснению того, существуют ли какие-либо пре-механочувствительные процессы, которые выступают в качестве затравки для первоначального задействования этих механочувствительных связей".

Команда Cooper’s изучила формирование адгезии на границе клеточной поверхности с помощью микроскопии полного внутреннего отражения (TIRF) и заметила, что активированный Cas скапливается в этом месте почти за целую минуту до того, как появляются механочувствительные белки или активируется β1-интегрин. Чтобы определить роль этого белка в развивающемся участке адгезии, они истощили Cas с помощью siRNA и инактивировали его. "Когда мы удаляем Cas из клеток, или ингибируем его фосфорилирование, или ингибируем что-то ниже по течению от Cas, кластеризация интегринов не происходит", - говорит Купер. Клетки, лишенные Cas, плохо прикреплялись к поверхностям и были неподвижны".

Наконец, группа выявила петлю положительной обратной связи между Cas и Rac1, которая управляет полимеризацией актина и важена для формирования фокальных комплексов, способствующих образованию клеточной адгезии.^5,6 Фосфорилирование Cas активировало Rac1, который, в свою очередь, генерировал реактивные виды кислорода, что способствовало дополнительной активации Cas. Деградация Cas регулирует эту петлю.

См. также “The Role of Adhesion Receptors in Cancer Cannibalism".

"Это действительно позворлило выявить всю последовательность и зависимость очень известных биохимических белков в фокальных адгезиях, и они действуют как семя для набора и сборки самых старых механочувствительных белков", - сказал Han.

Han отметил, что, несмотря на то, что остается много неизвестных, в том числе и то, как Cas попадает на край клетки, исследование закладывает важную основу для дальнейших исследований. "Теперь люди могут изменить свой взгляд на сборку фокальной адгезии", - сказал Han.

Wegener KL, et al. Structural basis of integrin activation by talin. Cell. 2007; 128(1):171-82

Kim C, et al. Talin activates integrins by altering the topology of the Я transmembrane domain. J Cell Bio. 2012; 197(5):605-11.

Franz F, et al. Allosteric activation of vinculin by talin. Nat Commun. 2023; 14(1):4311.

Kumar S, et al. Cas phosphorylation regulates focal adhesion assembly. eLife. 2023;12e90234

Pasapera AM, et al. Rac1-dependent phosphorylation and focal adhesion recruitment of myosin IIA regulates migration and mechanosensing. Curr Biol. 2015; 25(2):175-186.

Grobe H, et al. A Rac1-FML2 signaling module affects cell-cell contact formation independent of Cdc42 and membrane protrusions. Plos One. 2018; 13(3):e0194716.