Ученые МГУ описали роль актин-связывающих белков в механических свойствах клетки

Биологи Московского университета с коллегами рассмотрели, как анализ механических свойств клеток может быть полезен при изучении рака. Их обусловливает организация клеточного скелета, или цитоскелета, особенно трехмерных структур высшего уровня из белка актина и связывающих его белков. Обычно при исследовании раковых клеток используют молекулярные методы, однако авторы предложили обратить внимание на иные подходы к диагностике.

Актин — один из основных белков эукариотических клеток, обеспечивающий образование их внутреннего скелета, называемого цитоскелетом. Без него невозможно нормальное деление, движение, внутриклеточный транспорт веществ, сокращение мышц и др.

«Актин-связывающие белки регулируют образование сложных актиновых сетей. Они узко специализированы и обеспечивают изменение механических свойств как локально, так и в масштабах целой клетки. Эти процессы играют ключевую роль в эмбриональном развитии, а также в раковом перерождении клеток. Например, переход от нормального жесткого цитоскелета к мягкому позволяет раковой клетке метастазировать», — рассказала Ольга Соколова, доктор биологических наук, профессор РАН, профессор кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.

Традиционно при исследовании раковых клеток используют методы молекулярной биологии, например, отслеживают активность специфических генов. Изучению механических свойств уделяется несколько меньше внимания, хотя новые технологии активно развиваются. Методы на основе атомно-силовой микроскопии в настоящее время являются золотым стандартом механического анализа одиночных клеток, но используются и другие подходы, такие как оптический, магнитный и акустический пинцет и прочие. Можно изучать клеточные агрегаты, и даже актиновые гели — их испытывают на сжатие и растяжение.

Описанные с помощью этих подходов свойства клеток необходимо объяснить на уровне молекул. Ученые МГУ с коллегами проанализировали основные процессы, в которых участвуют актин и связывающие его белки. Они рассмотрели, как разнообразные белки конкурируют между собой за связывание с актином, что за структуры обусловливаются их взаимодействиями и какие возможности они дают клетке.

«Применительно к диагностике рака проанализированные нами данные позволяют рассмотреть с разных сторон, как на молекулярном уровне меняется цитоскелет раковых клеток. Они становятся мягче и эластичнее за счет недоразвитых актиновых структур, а потому им проще передвигаться в тканях, метастазировать. Понимая, какие процессы это обеспечивают, мы сможем отслеживать опасные изменения опухолей. Вместе с тем есть и обратные ситуации, когда цитоскелет раковых клеток становится очень жестким, при этом отмечена их повышенная устойчивость к химиотерапии. Во всех сценариях главную роль играют именно актин-связывающие белки», — объяснила Ольга Соколова.