Липидные нанодомены могут содержать ключ к тайне клеточной сигнализации

Клеточные биологи из RIKEN обнаружили, что липиды в клеточных мембранах регулируют активность белка, связанного с раком. Это открытие , опубликованное в журнале eLife , может проложить путь к новым подходам к лечению рака.

Внутри тонких, гибких мембран, которые покрывают клетки, находятся крошечные кластеры специализированных липидов, которые помогают направлять критические сигналы роста. Но то, как именно эти структуры, известные как нанодомены, координируют эти сложные процессы, долгое время оставалось загадкой.

Группа ученых под руководством специалиста по биовизуализации Ясуши Сако из Лаборатории клеточной информатики RIKEN раскрыла ключевую роль, которую нанодомены играют в регуляции активности рецептора эпидермального фактора роста (EGFR) — белка, участвующего в росте и делении клеток , а также в развитии рака.

Команда RIKEN запечатлела сложную хореографию между липидными нанодоменами и EGFR в живых клетках с помощью микроскопии сверхвысокого разрешения , которая позволяет визуализировать отдельные молекулы .

Нанодомены, некоторые из которых содержат заряженную молекулу жира под названием «PI(4,5)P 2 », активируют EGFR, организуя ключевые молекулярные взаимодействия. После выполнения этой задачи нанодомены демонтируют себя, тем самым дезактивируя EGFR. Это обеспечивает точный и динамичный контроль клеточной сигнализации.

«Нанодомен PI(4,5)P 2 поддерживает активацию EGFR, в то время как активированный EGFR растворяет структуру нанодомена», — объясняет биолог-липидолог Мицухиро Абэ, также работающий в Лаборатории клеточной информатики RIKEN. Такое динамическое ремоделирование липидной среды раскрывает ранее недооцененный механизм регуляции сигнала, при котором липиды в мембране активно формируют функцию белка, обеспечивая тонкую настройку клеточных реакций. Это открытие ставит под сомнение представление о клеточной мембране как о пассивной границе. Вместо этого мембрана выступает в качестве активного регулятора, определяя, как функционируют сигнальные белки для поддержания клеточного баланса и контроля.

Нанодомены слишком малы, чтобы их можно было наблюдать с помощью обычной флуоресцентной микроскопии. Поэтому команда использовала передовую микроскопию локализации одиночных молекул, чтобы отслеживать взаимодействия между липидами EGFR и PI(4,5)P 2 с беспрецедентной точностью.

«Это исследование было выполнено путем объединения областей липидной биологии и клеточной биофизики», — отмечает Абэ. Этот междисциплинарный подход позволил команде точно наблюдать, как нанодомены группируются вокруг EGFR перед стимуляцией, усиливая его активацию.

Открытие группы открывает путь к разработке новых терапевтических стратегий для лечения рака и наследственных синдромов, в развитии которых часто задействованы EGFR и связанные с ним сигнальные белки.

Раскрытая группой ученых липидно-опосредованная регуляция позволяет предположить, что воздействие не только на EGFR, но и на липидную среду, контролирующую его, может стать новым подходом к лечению опухолей, вызванных аномальной сигнализацией, что может улучшить результаты лечения.

Читайте также: