Białko-regulator indywidualnego rozwoju kontroluje ruch komórek nowotworowych • Alexander Markov • Wiadomości naukowe na temat "elementów" • Genetyka, medycyna

Regulator białkowy indywidualnego rozwoju kontroluje ruch komórek nowotworowych

Mutacje genów z rodzinyWnt może prowadzić do różnych anomalii – na przykład do redukcji skrzydełek u much. Zdjęcia z ijm2.ijm.jussieu.fr

Białko Wnt, uniwersalny regulator indywidualnego rozwoju zwierzęcia, nadaje polarność i zdolność ukierunkowanego ruchu nie tylko komórkom rozwijającej się części embrionalnej lub regenerującej, ale także komórkom rakowym. Eksperymenty wykazały, że białko Wnt ma działanie polaryzujące na komórki, nawet jeśli nie są one w kontakcie z innymi komórkami i dlatego nie mają informacji o ich pozycji względem innych komórek zarodka lub guza.

Regulacyjne białko Wnt odgrywa kluczową rolę w indywidualnym rozwoju zwierząt. Wiadomo, że jest zdolny do nadawania polaryzacji komórkom rozwijającego się zarodka (lub odnawiającej się kończyny), kierując ich ruchem i wpływając na orientację płaszczyzny podziału. Białko to jest niezbędne, na przykład, do rozwoju kończyn w zarodkach kręgowców, a także do regeneracji (patrz: Mechanizm regeneracji kończyn, Understanding, 27 listopada 2006). Ustawia kierunek przedniej-tylnej osi zarodka robaka. Caenorhabditis elegans: jedna z komórek zarodka (Blastomer P2), podświetlająca białko Wnt, powodując w ten sposób pobliskie komórki tworzące tylny koniec ciała robaka.Jeśli usuniesz blastomer P2, pozostałe komórki zarodka tworzą amorficzną kępkę bez osi przedniej-tylnej. Jednak nawet krótkotrwały kontakt blastomere P2 z jakąkolwiek częścią zarodka jest wystarczający, aby ta część zaczęła przekształcać się w ogon zwierzęcia (patrz: Rozwój robaków rozpoczyna się od ogona, Elements, 23 listopada 2006).

Biolodzy dokładają wszelkich starań, aby rozwikłać mechanizm działania białka Wnt, ale jak dotąd pozostaje on w dużej mierze niejasny. W szczególności, nie było jeszcze możliwe ustalenie, czy obecność białka Wnt w otoczeniu jest wystarczająca do polaryzacji komórek lub kontaktu z innymi komórkami zarodkowymi, dzięki czemu komórka może określić swoją pozycję względem innych części zarodka.

Aby odpowiedzieć na to pytanie, amerykańscy biolodzy przeprowadzili szereg eksperymentów dotyczących wpływu białka Wnt na wyizolowane, odmienne komórki. Użyto ludzkich komórek czerniaka. Wcześniej ustalono, że białko Wnt jest aktywnie syntetyzowane przez komórki nowotworów złośliwych. Logiczne było założenie, że ten uniwersalny regulator rozwoju osobniczego może również sterować wzrostem guzów i powstawaniem przerzutów.

Okazało się, że pod wpływem białka Wnt w izolowanych komórkach czerniaka, które nie stykają się ze sobą, istnieje aktywna redystrybucja pewnej liczby białek, o których wcześniej wiadomo, że są zaangażowane w taki czy inny sposób w ruchy komórkowe, oddziaływania międzykomórkowe i rozwój złośliwych nowotworów. . Aby śledzić ruchy różnych białek wewnątrz komórki, naukowcy albo je wyznakowali, łącząc geny białek fluorescencyjnych z odpowiednimi genami, albo określili ich lokalizację za pomocą wyznakowanych przeciwciał selektywnie wiążących się z tym lub tym białkiem. Jest to bardzo pracochłonna sprawa, a naukowcy nie mogli oczywiście śledzić wszystkich białek w komórce. Testowano tylko najbardziej "obiecujących kandydatów", których udział w kaskadach regulacyjnych z udziałem Wnt lub w ukierunkowanych ruchach komórek ustalono wcześniej (lub przynajmniej zakładano).

Stopniowo, krok po kroku, pojawił się następny obraz. Pod wpływem białka Wnt na jednym końcu komórki, dość szybko – w ciągu kilku minut – powstaje złożony kompleks cząsteczkowy, który autorzy nazwali W-RAMP (struktura polaryzacji receptor-aktyna-miozyna za pośrednictwem Wnt5a).Jednym z uczestników kompleksu jest białko MCAM (cząsteczka adhezyjna komórek czerniaka), receptor z rodziny immunoglobulin, który odgrywa ważną rolę w rozwoju czerniaka. Takie receptory regulują kontakty i interakcje komórka-komórka i mogą brać udział, na przykład, we wprowadzaniu komórek nowotworowych do tkanek ciała, co prowadzi do tworzenia przerzutów. Kompleks W-RAMP obejmuje wiele innych białek, w tym struktury utworzone przez aktynę i miozynę, białka, które zapewniają ruchliwość komórek.

Po utworzeniu kompleksu W-RAMP na jednym z biegunów komórek, aparat Golgiego przesuwa się na przeciwny biegun (wiadomo, że aparat Golgiego znajduje się zwykle przed spolaryzowanymi ruchomymi komórkami). Gdy tworzy się kompleks W-RAMP, błona komórkowa zaczyna kurczyć się i chować. W tym samym czasie jądro komórkowe przesuwa się do przodu – rozpoczynając w ten sposób proces powolnego ruchu komórek w kierunku przeciwnym do tego, na którym powstał kompleks W-RAMP.

Pod wpływem białka Wnt na jednym końcu komórki czerniaka powstaje kompleks cząsteczkowy W-RAMP (jasny punkt zaznaczony czerwona strzałka).Wkrótce potem, w 9. minucie eksperymentu, membrana zostaje wciągnięta. Zdjęcia z artykułu w dyskusjiNauka

Tak więc, pod wpływem białka Wnt, komórki czerniaka nabywają polarności. Tworzą przedni i tylny koniec i zaczynają się gdzieś czołgać. Dokładna lokalizacja komórki, w której powstaje kompleks W-RAMP i gdzie komórka ostatecznie się czołga, zależy nie od białka Wnt, ale od innych czynników, w szczególności od gradientu stężenia białek cytokin, takich jak CXCL12.

Naukowcy zauważyli, że kompleksy W-RAMP czasami powstają również w komórkach nietraktowanych białkiem Wnt. Można było tego oczekiwać, ponieważ, jak wspomniano powyżej, komórki rakowe same syntetyzują pewną ilość Wnt. Dodatkowe eksperymenty pokazały, że jeśli gen białka Wnt jest wyłączony w komórkach czerniaka, "spontaniczne" tworzenie kompleksów W-RAMP zostaje całkowicie zatrzymane – i zaczyna się ponownie, jeśli komórki są traktowane białkiem Wnt.

Badanie to stanowi ważny krok w kierunku zrozumienia mechanizmu działania białka Wnt, kluczowego regulatora rozwoju osobniczego, który również odgrywa ważną rolę w regeneracji i karcynogenezie.Stało się jasne, że białko Wnt jest w stanie polaryzować komórki i stymulować ich ruchy kierunkowe, nawet jeśli komórki nie stykają się ze sobą i dlatego nie mogą "wiedzieć" niczego o swojej pozycji w stosunku do innych komórek zarodka, regenerujących się kończyn lub nowotworowych guzów.

Źródło: Eric S. Witze, Elizabeth S. Litman, Gretchen M. Argast, Randall T. Moon, Natalie G. Ahn. Spolaryzowana redystrybucja receptorów adhezji | Nauka. 2008. V. 320. P. 365-369.

O białku Wnt, patrz także:
1) Ścieżka sygnalizacyjna Wnt.
2) Rozwój robaków rozpoczyna się od ogona "Elements", 11/23/2006.
3) Mechanizm regeneracji kończyn został rozwiązany "Elementy", 27 listopada 2006.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: