Клеточная адгезия является критической для сборки индивидуальных клеток в трехмерные ткани животных. Зависимая от адгезии передача сигналов важна в развивающихся тканях, поскольку сильно локализованные сигналы в ECM необходимы для контроля роста и дифференцировки клеток. Имеются многочисленные доказательства, что адгезивные молекулы участвуют в большом разнообразии событий сигнальной трансдукции, важных для регуляции клеточной адгезии и клеточной подвижности, клеточного роста и дифференцировки (Juliano and Haskill, 1993; Ruoslahti and Reed, 1994). После миграции хрусталиковых эпителиальных клеток к экватору и инициации дифференцировки дифференцирующиеся клетки хрусталиковых волокон удлиняются вдоль апикальной и базальной поверхностей, соотв. Слипчивые комплексы формируются во время элонгации дифференцирующихся клеток хрусталиковых волокон. Клетки систематически создают и устраняют межклеточные и клетка-матрикс адгезивные соединения. Как эти процессы регулируются, зависит от определенного набора матричных компонентов и адгезивных белков, которые экспрессируются на их сигнальных путях (Roskelley et al., 1995; Lauffenburger and Horwitz, 1996). Недавно мышиный CCDC80, который является гомологом Equarin, как было установлено, участвует в сборке внеклеточного матрикса и обеспечении слипчивости клеток (Manabe et al., 2008). Кроме того, белок Equarin присутствует во внеклеточном регионе клеток. Чтобы протестировать способность Equarin обеспечивать клеточную адгезию, мы использовали in vitro метод прикрепления. Было установлено, что Equarin может служить в качестве белка клеточной адгезии зависимым от дозы способом. Этот результат подтвердил участие Equarin в клеточной адгезии во время дифференцировки хрусталика кур.

Далее мы исследовали молекулярные механизмы обеспечиваемой Equarin клеточной адгезии. Мы установили, что хрусталиковые клетки прикрепляются к Equarin посредством heparan sulfate proteoglycans клеточной поверхности. Это заключение базируется на демонстрации, что прикрепление клеток хрусталикового эпителия к Equarin полностью устраняется с помощью heparin, но не нарушается с помощью RGD пептида. Предыдущий биохимический анализ показал, что Equarin соединяется с heparan sulfate proteoglycan (Song et al., 2012). Следовательно, Equarin обеспечивает и запускает клеточную адгезию посредством heparan sulfate proteoglycan (Fig. 7). Поскольку инкубация heparin происходит прежде добавления клеток, то heparin соединяется с Equarin и тем самым блокирует клеточную адгезию с помощью Equarin. Следовательно, Equarin может взаимодействовать с heparan sulfate proteoglycans на поверхности хрусталиковых клеток. Среди всех heparan sulfate proteoglycans клеточной поверхности, мы продемонстрировали, что syndecan-3, скорее всего, является рецептором, который обеспечивает цепям heparan sulfate Equarin-обеспечиваемую адгезию. Эта концепция базируется на следующих наблюдениях: (1) только syndecan-3 продолжает экспрессироваться на клетках хрусталиковых волокон; и (2) Equarin непосредственно соединяется с syndecan-3. Функциональный анализ блокирования экспрессии syndecan-3 возможно далее подтвердит эту гипотезу. Более того, интегрины и heparan sulfate proteoglycans являются в первую очередь адгезивными рецепторами ECM, которые координируют сигнальные события и детерминируют результаты передачи сигналов (Iba et al., 2000; Kim et al., 2011). Относительно специфического механизма, который участвует, необходимо подтвердить, ответствен ли integrin в трансдукции Equarin-обеспечиваемой реакции клеточной адгезии.

Figure 7. Model describing the role of Equarin in chick lens cell differentiation.

Функциональными единицами клеточной адгезии обычно являются мультибелковые комплексы, образуемые тремя генеральными классами белков: молекулы клеточной адгезии/адгезивные рецепторы, белки внеклеточного матрикса и цитоплазматические белки. Далее мы продемонстрировали изменение локализации цитоскелетного белка после избыточной экспрессии Equarin. Также необходимо проверить in vivo потребность в Equarin в адгезии хрусталиковых клеток с помощью анализа потери функции.

Важно, почему существует необходимость в передаче сигналов с помощью молекул клеточной адгезии, которая особенно важна для обеспечения физических взаимодействий между клетками и матриксом. Важно, что молекулы адгезии локализуют сигнал в специфическом регионе клеточной поверхности или в ECM. Более того, сигналы, генерируемые локально с помощью адгезивных соединений, могут взаимодействовать с классическими путями трансдукции сигналов, чтобы помочь контролировать рост и дифференцировку клеток. Необходимо делать отличия между двумя типами сигнальных событий, обеспечиваемых адгезивными молекулами: сигналы, которые контролируют локальные цитоплазматические процессы, и сигналы, которые влияют на рост и дифференцировку клеток. Синергия между сигналами, обеспечиваемыми адгезивными клетками, и сигналами, запускаемыми ростовыми факторами, может быть даже более важным механизмом для регуляции роста и дифференцировки клеток. Убедительный пример это синергия между адгезией к Fibronectin и platelet-derived growth factor (PDGF) в стимуляции сигнальных путей в фибробластах (McNamee et al., 1993; Schwartz et al., 1995). В неслипчивых клетках, PDGF не может запускать нижестоящие события пути phospholipase C (PLC). Адгезия к Fibronectin стимулирует активность PLC субстрата. Т.о., рецептор фактора роста регулирует компоненты вышестоящей передачи сигналов, поскольку клеточное присоединение контролирует клеточную чувствительность к фактору роста. Эта связь между физической адгезией и онтогенетической передачей сигналов обеспечивает механизм сильной интеграции физических аспектов тканевого морфогенеза с ростом и дифференцировкой клеток, координация которых важна для достижения внутренне присущих паттернов клеток в ткани.

Dj время развития хрусталиков FGFs, как известно, играет ключевые роли в воздействии на клеточное поведение и клеточные судьбы, включая пролиферацию, миграцию и дифференцировку хрусталиковых волокон. В данном исследовании мы выяснили, что FGF не работает в качестве субстрата для прикрепления для хрусталиковых клеток. Поскольку белок Equarin обнаруживается локализованным вокруг клеточной поверхности, мы полагаем, что Equarin участвует в двух аспектах дифференцировки хрусталиковых клеток кур: (1) Equarin ассоциирует с heparin sulfate proteoglycans клеточной поверхности, чтобы обеспечить активность клеточной адгезии; и (2) Equarin соединяется с FGF и усиливает активность передачи сигналов FGF, чтобы способствовать дифференцировке хрусталиковых волокон (Fig. 7). Необходимы дальнейшие исследования, чтобы идентифицировать функциональные домены Equarin, которые обеспечивают взаимодействия Equarin с FGF и heparan sulfate proteoglycans.