Белок, задействованный в миграции клеток, является ключом к разгадке метастаз рака
Согласно новому исследованию из Уорикского университета, белок, задействованный в процессе миграции клеток, является ключом к разгадке того, что некоторые типы рака дают метастазы и развиваются во вторичные опухоли.
Ученые из Уорикской медицинской школы впервые продемонстрировали, что уровень определенного белка может увеличивать и уменьшать движение клеток, в том числе и раковых, что позволяет предположить, что этот белок может играть некоторую роль в распространении опухолей. Исследование было опубликовано 21 июля в Journal of Cell Biology и финансировалось Советом медицинских исследований, являющимся частью государственного агентства исследований и инноваций Великобритании (UK Research and Innovation).
Ученые исследовали крошечный клеточный компонент, называемый внутриклеточной нано-везикулой, который действует как курьер внутри клетки, доставляя груз в нужный пункт. Когда клетка движется, нано-везикула перемещает частицу, называемую интегрином, с поверхности клетки, чтобы “отклеить” клетку от поверхности, к которой она прикреплена. После этого интегрин перерабатывается и заменяется, чтобы приклеить клетку к новой поверхности.
В везикулах есть белок, называемый опухолевым белком D54, повышенный уровень которого ранее связали с некоторыми типами рака молочной железы и зачастую негативным прогнозом для пациента. У таких пациентов чаще было больше метастазов, по которым опухолевые клетки распространяются в другие части тела.
Чтобы исследовать роль опухолевого белка D54, команда из Уорикского университета, используя микроскоп для исследования живых клеток, наблюдала за клетками, мигрирующими по поверхности, покрытой фибронектином, типом внеклеточного матрикса. Затем ученые уменьшали или увеличивали экспрессию белка D54, чтобы имитировать экспрессию в раковых клетках, при этом наблюдая, как клетка мигрирует в зависимости от уровня D54. Они также провели подобный эксперимент, используя клетки рака яичников внутри трехмерной сетки, богатой фибронектином, что более точно отображает то, как клетки ведут себя внутри опухоли. Когда исследователи снизили уровень опухолевого белка D54, они смогли увидеть, что клетки стали меньше мигрировать.
Ведущий автор профессор Стивен Ройл из Уорикской медицинской школы Уорикского университета сказал: «Существуют обстоятельства, когда будет лучше, если клетки не будут перемещаться, например, при раке. В данном исследовании мы показали, что если уменьшать уровень опухолевого белка D54, тогда клетки меньше перемещаются, а если уровень увеличивать, то они перемещаются больше. Это объясняет то, почему раковые клетки со сверхэкспрессией этого белка обычно дают больше метастаз и лучше распространяются».
«Название опухолевого белка D54 происходит от того факта, что он сверхэкспрессирует при раке, но о нем мало известно на молекулярном уровне. Мы узнали, как этот белок прикрепляется к нано-везикулам внутри клеток и контролирует обычную работу клеток».
Несмотря на свое название, опухолевый белок D54 вовлечен во множество обычных клеточных процессов, а также в процесс иммунного ответа, заживления ран и другие. Исследование показывает, что D54 не является идеальной целью для воздействия при лечении рака, так как он участвует в нормальных функциях клетки, однако это позволяет ученым лучше понять, как изменяется трафик интегринов при раке.
«На самом деле этот белок является полезным. Он необходим нано-везикулам для передвижения, перемещения других “грузов” и выполнения различных функций, помимо миграций. Это один из самых экспрессируемых белков в нормальной клетке, что указывает на то, что он, вероятно, нужен для чего-то важного.
Однако при раке у нас внезапно появляется множество курьеров, перемещающих множество интегринов, и таким образом мы получаем большее движение клеток, в это не хорошо. Если есть раковые клетки, вы не хотите, чтобы они мигрировали», — профессор Стивен Ройл, ведущий автор.
Уорикская группа обнаружила нано-везикулы в 2019, ранее их не находили. При размере около 30 нанометров они настолько малы, что команде пришлось использовать для наблюдения за ними комбинацию электронной микроскопии и Уорикского микроскопа с открытым доступом, светового микроскопа со сверхразрешением, созданного в Уорикском университете. Профессор Ройл добавляет: «Они прятались на виду — вы можете вернуться к микрофотографиям пятидесятых и увидеть, что они были там, но у нас просто не было инструментов, чтобы их обнаружить.
Более важным вопросом для нас является то, как везикулы ведут себя и что они несут. Они несут целый ряд других белков и, вероятно, вовлечены во множество различных клеточных функций. В сообществе считается, что такие грузы, как интегрины перемещаются по очень длинным каналам, но мы показываем, что на самом деле это происходить в этих небольших везикулах».