Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Л. Краусс
«Страх физики». Глава из книги


Т. Пичугина
Как увидеть тень черной дыры


Интервью с В. Сурдиным
Полет на Луну — это командировка на неделю


А. Акопян
Как ищут тёмную материю


И. Акулич
Идеальный почтовый индекс


А. Бердников
Интерференция в домашних условиях. Плёнки и антиплёнки


Интервью с Л. Марголисом
Леонид Марголис: «Мне всегда было интересно, как клетки разговаривают друг с другом»


А. Иванов
Сибирь и Северная Америка были единым целым более миллиарда лет назад


П. Амнуэль
Одиночество во Вселенной


Р. Фишман
Детективы каменного века







Главная / Новости науки версия для печати

Белок–регулятор индивидуального развития управляет движением раковых клеток


Мутации генов из семейства Wnt могут приводить к разнообразным аномалиям — например, к редукции крыльев у мух. Фото с сайта ijm2.ijm.jussieu.fr
Мутации генов из семейства Wnt могут приводить к разнообразным аномалиям — например, к редукции крыльев у мух. Фото с сайта ijm2.ijm.jussieu.fr

Белок Wnt, универсальный регулятор индивидуального развития животных, придает полярность и способность к направленному движению не только клеткам развивающегося эмбриона или регенерирующей конечности, но и раковым клеткам. Эксперименты показали, что белок Wnt оказывает поляризующее воздействие на клетки даже в том случае, если они не контактируют с другими клетками и потому не имеют информации о своем положении относительно других клеток эмбриона или опухоли.

Регуляторный белок Wnt играет важнейшую роль в индивидуальном развитии животных. Известно, что он способен придавать полярность клеткам развивающегося эмбриона (или регенерирующей конечности), направлять их движение и влиять на ориентацию плоскости деления. Этот белок необходим, например, для развития конечностей у зародышей позвоночных, а также для регенерации (см.: Разгадан механизм регенерации конечностей, «Элементы», 27.11.2006). Он задает направление передне-задней оси эмбриона червя Caenorhabditis elegans: одна из клеток эмбриона (бластомер P2), выделяя белок Wnt, тем самым заставляет близлежащие клетки формировать задний конец тела червя. Если удалить бластомер P2, остальные клетки эмбриона образуют аморфный комок без передне-задней оси. Однако даже кратковременного контакта бластомера P2 с любой частью эмбриона достаточно, чтобы эта часть начала превращаться в хвост животного (см.: Развитие червей начинается с хвоста, «Элементы», 23.11.2006).

Биологи прикладывают большие усилия, чтобы разгадать механизм действия белка Wnt, однако он пока остается во многом неясным. В частности, до сих пор не удавалось точно установить, достаточно ли для поляризации клетки одного лишь присутствия белка Wnt в окружающей среде или необходим также контакт с другими зародышевыми клетками, благодаря которому данная клетка может определить свою позицию относительно других частей эмбриона.

Чтобы ответить на этот вопрос, американские биологи поставили ряд экспериментов по воздействию белка Wnt на изолированные, разрозненные клетки. Использовались клетки человеческой меланомы. Ранее было установлено, что белок Wnt активно синтезируется клетками злокачественных опухолей. Вполне логично было предположить, что этот универсальный регулятор индивидуального развития может направлять также и рост опухолей и образование метастазов.

Оказалось, что под воздействием белка Wnt в разрозненных, не контактирующих друг с другом клетках меланомы происходит активное перераспределение целого ряда белков, о которых ранее было известно, что они тем или иным образом участвуют в движении клеток, межклеточных взаимодействиях, а также в развитии злокачественных опухолей. Чтобы проследить за передвижениями различных белков внутри клетки, ученые либо метили их, присоединяя к соответствующим генам гены флуоресцирующих белков, либо определяли их локализацию при помощи меченых антител, избирательно связывающихся с тем или иным белком. Дело это очень трудоемкое, и исследователи, конечно, не могли проследить за всеми белками, имеющимися в клетке. Были проверены лишь наиболее «перспективные кандидаты», участие которых в регуляторных каскадах с участием Wnt или в направленных передвижениях клеток было установлено ранее (или хотя бы предполагалось).

Постепенно, шаг за шагом, вырисовалась следующая картина. Под воздействием белка Wnt на одном из концов клетки довольно быстро — в течение нескольких минут — образуется сложный молекулярный комплекс, который авторы назвали W-RAMP (Wnt5a-mediated receptor–actin–myosin polarity structure). Одним из участников комплекса является белок MCAM (melanoma cell adhesion molecule) — рецептор из семейства иммуноглобулинов, который играет важную роль в развитии меланомы. Подобные рецепторы регулируют межклеточные контакты и взаимодействия и могут принимать участие, например, во внедрении раковых клеток в ткани организма, что ведет к образованию метастазов. В состав комплекса W-RAMP входит целый ряд других белков, и в том числе структуры, образованные актином и миозином — белками, обеспечивающими подвижность клетки.

После того как на одном из полюсов клетки образуется комплекс W-RAMP, аппарат Гольджи перемещается к противоположному полюсу (известно, что у поляризованных движущихся клеток аппарат Гольджи обычно находится впереди). Там, где формируется комплекс W-RAMP, клеточная мембрана начинает сокращаться, втягиваться внутрь. Клеточное ядро при этом смещается вперед — тем самым запускается процесс медленного движения клетки в сторону, противоположную той, на которой сформировался комплекс W-RAMP.

Под воздействием белка Wnt на одном из концов клетки меланомы формируется молекулярный комплекс W-RAMP (светлое пятно, отмеченное красной стрелкой). Вскоре после этого, на 9-й минуте эксперимента, происходит втягивание мембраны. Фото из обсуждаемой статьи в Science
Под воздействием белка Wnt на одном из концов клетки меланомы формируется молекулярный комплекс W-RAMP (светлое пятно, отмеченное красной стрелкой). Вскоре после этого, на 9-й минуте эксперимента, происходит втягивание мембраны. Фото из обсуждаемой статьи в Science

Таким образом, под воздействием белка Wnt клетки меланомы приобретают полярность. У них образуется передний и задний конец, и они начинают куда-то ползти. В каком именно месте клетки возникнет комплекс W-RAMP и куда в конечном итоге поползет клетка — зависит уже не от белка Wnt, а от других факторов, в частности от градиента концентраций белков-цитокинов, таких как CXCL12.

Исследователи заметили, что комплексы W-RAMP иногда образуются также и в клетках, не обработанных белком Wnt. Этого следовало ожидать, поскольку, как говорилось выше, раковые клетки сами синтезирует некоторое количество Wnt. Дополнительные эксперименты показали, что если в клетках меланомы отключить ген белка Wnt, «самопроизвольное» образование комплексов W-RAMP полностью прекращается — и снова начинается, если обработать клетки белком Wnt.

Данное исследование представляет собой важный шаг к пониманию механизма действия белка Wnt — ключевого регулятора индивидуального развития, который к тому же играет важную роль в регенерации и канцерогенезе. Стало ясно, что белок Wnt способен поляризовать клетки и стимулировать их направленное перемещение даже в том случае, если клетки не контактируют друг с другом и поэтому не могут ничего «знать» о своем положении относительно других клеток эмбриона, регенерирующей конечности или раковой опухоли.

Источник: Eric S. Witze, Elizabeth S. Litman, Gretchen M. Argast, Randall T. Moon, Natalie G. Ahn. Wnt5a Control of Cell Polarity and Directional Movement by Polarized Redistribution of Adhesion Receptors // Science. 2008. V. 320. P. 365–369.

О белке Wnt см. также:
1) Wnt signaling pathway.
2) Развитие червей начинается с хвоста, «Элементы», 23.11.2006.
3) Разгадан механизм регенерации конечностей, «Элементы», 27.11.2006.

Александр Марков


Комментировать



Последние новости: ГенетикаМедицинаАлександр Марков

11.07
Архаичные гены костных ганоидов разнообразнее, чем у более молодых групп позвоночных
5.07
Биоразнообразие стимулирует собственный рост
28.06
Подростки лучше учатся на положительном опыте, чем на отрицательном
21.06
Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей
15.06
Получение генов пектиназ от протеобактерий резко ускорило видообразование палочников
14.06
Полиплоидность предков эукариот — ключ к пониманию происхождения митоза и мейоза
10.06
Удалось выяснить, почему рак может уснуть и проснуться через много лет
7.06
Индийская община Бней-Исраэль не может быть одним из десяти потерянных колен
6.06
Промышленный меланизм бабочек получил генетическое объяснение
2.06
Обнаружено фундаментальное сходство между развитием актинии и развитием позвоночных

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия