Ученые долгое время считали, что микротрубочки, часть микроскопического каркаса, который клетка использует для перемещения предметов, чтобы сохранять свою форму и делиться, произошли от крошечной структуры около ядра, называемой центросомой.
Теперь исследователи из Медицинского центра Университета Вандербильта обнаружили удивительное новое происхождение этих клеточных "шоссе." В июньском номере Developmental Cell Ирина Каверина, к.D., и его коллеги сообщают, что аппарат Гольджи – стопка отсеков в форме блинов, которые сортируют и доставляют белки к их клеточному назначению – является источником определенного подмножества этих микроскопических волокон. Полученные данные указывают на новый клеточный механизм, который может управлять движением клеток и, возможно, инвазией раковых клеток.
Микротрубочки – самые большие из трех основных типов нитей, составляющих цитоскелет – сеть микроскопических волокон внутри клетки.
Они образуются, когда два глобулярных белка, альфа- и бета-тубулин, полимеризуются в длинные цепи, которые затем собираются в длинные полые трубки. Чтобы закрепиться, зарождающаяся микротрубочка "семена" должен быть закреплен в структуре рядом с ядром клетки, называемой центросомой или центром организации микротрубочек (MTOC).
От MTOC растущие микротрубочки выходят во всех направлениях к периферии клетки. Их быстрая сборка и разборка помогает транспортировать белки по клетке и генерировать поляризованное (направленное) распределение сигнала, которое заставляет клетки двигаться.
В то время как микротрубочки в некоторых специализированных клетках могут происходить из нецентросомных структур, центросома считается основной точкой происхождения микротрубочек "зарождение" в большинстве камер. До настоящего времени.
"Я видел, что есть много микротрубочек, не прикрепленных к центросоме," – сказала Каверина, доцент кафедры клеточной биологии и биологии развития и старший автор статьи. "Поэтому я пытаюсь посмотреть на их происхождение."
“Гольджи” подозревается в функционировании MTOC, пояснила Каверина. Однако убедительно продемонстрировать это было невозможно до появления методов визуализации живых клеток, которые могли бы раскрыть истинное происхождение этих структур.
"Аппарат Гольджи очень близок к центросоме," сказала Каверина. "Так что, если вы не смотрите на это точно, трудно отличить центросому от Гольджи."
Чтобы получше рассмотреть, Каверина с коллегами отметили растущие ("плюс") концы микротрубочек в эпителиальных клетках сетчатки человека с флуоресцентной молекулой, записали на видео их рост и внимательно проследили по следам до их происхождения.
"Мы показываем, что не только центросома, но и Гольджи также образуют микротрубочки," Каверина сказала. "И в отличие от центросомных микротрубочек, которые являются радиальными и симметричными, эти микротрубочки являются направленными."
Они обнаружили, что микротрубочки, исходящие из Гольджи, направлены к клетке "передний," или передний край подвижных клеток. Поскольку такая ориентация необходима для направленной миграции, Каверина предполагает, что это подмножество микротрубочек может влиять на подвижность клеток, облегчая транспорт белков, необходимых для движения к передней части клетки.
"Это новое подмножество микротрубочек, которое мы обнаружили, напрямую соединяет Гольджи с клеточным фронтом, поэтому было бы очень логично, если бы эти микротрубочки действовали как «треки» для этой доставки," она сказала.
В дополнение к идентификации этого нового сайта зарождения микротрубочек Каверина и его коллеги также исследовали молекулярные механизмы, управляющие процессом. Они обнаружили, что белки, обычно связанные с плюс-концами микротрубочек, называемые CLASP, локализуются в определенном отсеке Гольджи (сеть Транс Гольджи) и стабилизируют микротрубочки "семена" в Гольджи.
Микротрубочки, происходящие из Гольджи, также могут быть важным фактором, влияющим на то, как раковые клетки проникают в отдаленные ткани.
Поскольку микротрубочки играют центральную роль в делении клеток, противораковые препараты, такие как колхицин, винкристин и паклитаксел (таксол), могут блокировать деление клеток, изменяя динамику микротрубочек.
"Многие классические стратегии химиотерапии влияют на микротрубочки, хотя не совсем ясно, как эти препараты влияют на раковые клетки иначе, чем на нормальные клетки," сказала Каверина. "Регуляция пролиферации микротрубочек и регуляция миграции и инвазии микротрубочек, вероятно, вносят свой вклад в терапевтические эффекты."
Следовательно, дальнейшее изучение этого нового подмножества микротрубочек может дать представление о том, как можно остановить вторжение раковых клеток в окружающие ткани.
Источник: Университет Вандербильта