• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy określają reakcje komórek na siły mechaniczne

    08.07.2011. 18:17
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Wiele aspektów zachowania komórek znajduje się pod wpływem sił mechanicznych, ale nie ma pewności co do sposobu reagowania na te siły pojedynczej komórki. Finansowany ze środków unijnych zespół naukowców rzuca światło na relację między sygnałami wpływającymi na zachowanie komórek, a ich właściwościami fizycznymi. Najnowsze badania zostały częściowo dofinansowane z projektu RHOMECHANOVASC (Regulacja białek Rho przez siły mechaniczne w układzie naczyniowym), który uzyskał międzynarodowe stypendium Marie Curie dla wyjeżdżających naukowców o wartości 213.000 EUR z budżetu Siódmego Programu Ramowego (7PR). Odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Cell Biology.

    Biologowie i fizycy, pracujący pod kierunkiem Uniwersytetu Północnej Karoliny w Chapel Hill (UNC-Chapel Hill) w USA, odkryli że wywieranie siły mechanicznej na komórki powoduje aktywowanie białek Rho-GEF za pośrednictwem odrębnych ścieżek sygnalizacyjnych. Według naukowców białka Rho są członkami superrodziny Ras, klasy białek powiązanej z aktywnością onkogenną. Zespół wywierał siłę na komórki za pomocą magnesów i nakładania cząstek magnetycznych na komórki. To wytworzyło napięcie pozakomórkowe.

    "Oddziaływanie siłą na integriny wywołuje cytoszkieletowe zmiany i wzrost powiązanego kompleksu adhezyjnego, doprowadzając do podwyższonej sztywności komórkowej, zwanej również wzmocnieniem" - czytamy w artykule. "Chociaż wykazano, że RhoA odgrywa rolę w czasie wzmacniania, to mechanizmy molekularne regulujące tę aktywność nie są znane. Łącząc podejścia biochemiczne i biofizyczne zidentyfikowaliśmy dwa czynniki wymiany nukleotydów guaninowych (GEF), LARG i GEF-H1, jako główne molekuły regulujące komórkowe dostosowanie do siły. Wykazujemy, że symulacja integrin za pomocą siły napinającej powoduje aktywowanie tych dwóch GEF i ich nabór do kompleksów adhezyjnych."

    Wypowiadając się na temat sukcesu badań, naczelny autor profesor Keith Burridge, zajmujący się na UNC-Chapel Hill biologią komórki i biologią rozwoju, stwierdził: "Przeprowadzenie tego doświadczenia było możliwe wyłącznie dzięki stworzeniu zespołu fizyków i biologów komórki. To niesamowicie ekscytujące, bowiem zidentyfikowaliśmy całą ścieżkę od napięcia wywieranego na komórkę po białka, które z kolei aktywują inne białka przejawiające, wedle naszej wiedzy, nadczynność w nowotworach."

    Wyniki wcześniejszych badań wskazywały, że mechaniczne środowisko komórek oddziałuje na ich rozwój i właściwości. Komórki guzów litych często miewają na przykład zmienioną sztywność. W ramach innych prac odkryto, że rokowania pogarszają się po usztywnieniu się macierzy komórkowej. Naukowcy dowiedli również, że sztywne guzy zrzucają większą liczbę komórek, które uciekają z pierwotnej lokalizacji nowotworu i mogą potencjalnie zwiększyć ryzyko rozprzestrzeniania się go w formie przerzutów.

    "Wysunięto hipotezę, że sztywność i napięcie komórkowe tworzą błędne koło, prowadząc do intensyfikacji rozwoju, zwiększonej gęstości komórkowej, wyższego napięcia i większych guzów" - podkreśla profesor Burridge.

    Dodaje, że finansowanie przyznane naukowcom, w tym grant University Cancer Research Fund z USA, zapewniło im potrzebne wsparcie do wypracowania tych wyników. Naukowcy planują dalsze prace nad tym zagadnieniem, które mają pomóc w dalszym wyjaśnianiu powiązania między sygnałami oddziałującymi zarówno na zachowanie, jak i fizyczne właściwości komórek.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Komórki NK (ang. Natural Killer – naturalni zabójcy) – główna grupa komórek układu odpornościowego odpowiedzialna za zjawisko naturalnej cytotoksyczności. Komórki NK zostały odkryte w latach 70. XX w. u osób zdrowych, wśród których nie spodziewano się odpowiedzi przeciwnowotworowej. Okazało się, że taka odpowiedź jednak występuje i jest silniejsza niż u osób chorych. Obok komórek NK za taki efekt odpowiadają hipotetyczne komórki NC. Ze względu na swoje właściwości komórki NK są zaliczane do komórek K. Efekt cytotoksyczny jest widoczny już po 4 godz. od kontaktu z antygenem i standardowo testuje się go na linii białaczkowej K562. Komórki satelitarne – komórki macierzyste mięśni szkieletowych. Powstają z mioblastów, które nie zlały się do roboczych komórek mięśniowych, lecz ściśle do nich przylegają. U dorosłego człowieka ich jądra stanowią ok. 5% jąder komórek mięśniowych. Uaktywniają się przy uszkodzeniu lub trenowaniu mięśnia, prowadząc do regeneracji lub przerostu komórek mięśniowych. W warunkach doświadczalnych udaje się je różnicować do innych komórek niż mięśniowe. Rakowe komórki macierzyste (ang. Cancer stem cells, CSCs) - to inicjalne, niezróżnicowane komórki rakowe (obecne w guzach i nowotworach układu krwiotwórczego), mające możliwość przekształcania się we wszystkie rodzaje komórek tworzących masę nowotworową.
    Jedna z teorii wyjaśniających proces nowotworzenia zakłada, że rakowe komórki macierzyste są prekursorami innych komórek nowotworowych i odgrywają kluczową rolę w powstawaniu raka. Komórki te, w przeciwieństwie do innych komórek rakowych, są rakotwórcze (same w sobie mają zdolność do wywoływania raka). Podejrzewa się, że CSCs są przyczyną występowania przerzutów i nawrotów choroby nowotworowej.

    Pluripotencja (pluripotencjalność) jest zdolnością pojedynczej komórki do zróżnicowania się w dowolny typ komórek somatycznych poza komórkami trofoblastu, które w późniejszych stadiach rozwoju tworzą łożysko. Z pluripotencjalnych komórek macierzystych pochodzących z najwcześniejszego stadium zarodka – 5-dniowej blastocysty biorą początek komórki wszystkich tkanek i narządów. Zaledwie 30-35 tych komórek, z których składa się węzeł zarodkowy blastocysty "gromadzi" instrukcje dla 100 bilionów (10) komórek tworzących ludzki organizm. Komórki iPS (ang. iPSC – induced pluripotent stem cells) – rodzaj pluripotencjalnych komórek macierzystych, które zostały sztucznie otrzymane z nie-pluripotentnych komórek (przeważnie komórek somatycznych dorosłego człowieka) przez wymuszenie ekspresji odpowiednich genów w tych komórkach.

    Komórki NC (ang. Natural Cytotoxic cells – komórki naturalnie cytotoksyczne) – hipotetyczne i być może nieistniejące komórki, którym przypisuje się cytotoksyczność naturalną. Istnienie tych komórek opisano u myszy, u których wraz z wiekiem dochodzi do utraty aktywności komórek NK, ale jednocześnie wciąż istnieje grupa komórek, która wykazuje cytotoksyczność naturalną nie zanikającą w trakcie starzenia się . Nie posiadają one markerów różnicowania komórek NK , mają natomiast zdolność lizowania komórek nowotworowych i są pobudzane przez IL-2 i IL-3 . Komórki NC nie posiadają także cech właściwych limfocytom T, limfocytom B oraz makrofagom . W trakcie rozwoju osobniczego pojawiają się wcześnie - ich aktywność opisano już w 10-dniowych zarodkach mysich . Integryny, receptory integrynowe (ang. integrins) – glikoproteiny komórek zwierzęcych zaliczane do białek adhezyjnych (adhezyn). Współdziałają z innymi receptorami błonowymi (w tym przede wszystkim receptorami chemokin), umożliwiają agregację komórek oraz ich ukierunkowaną migrację, np. w procesie embriogenezy czy odpowiedzi immunologicznej organizmu. Komórki regulują swe właściwości adhezyjne poprzez ekspresję któregoś z około 21 rodzajów integryn.

    Komórki pochew okołowiązkowych, mezofil wieńcowy – grupa komórek otaczających wiązki przewodzące w liściach. Komórki te mogą być różnie określane u różnych gatunków roślin. Określenia komórki pochew okołowiązkowych jako pierwszy użył Esau (1953). Grupa komórek tworzących pochwy okołowiązkowe zostały najlepiej poznane u roślin o fotosyntezie C4, szczególnie u kukurydzy. Komórki pochew okołowiązkowych roślin C4 posiadają grubą ścianę komórkową często wysyconą suberyną. W ścianie komórkowej znajdują się liczne plazmodesmy umożliwiające wymianę substancji z innymi komórkami liścia. Gruba ściana komórkowa stanowi barierę chroniąca przed utratą CO2 wytwarzanego w komórkach pochew okołowiązkowych podczas rozkładu związków czterowęglowych (jabłczan, asparaginian). W liściach roślin C4 tylko komórki pochew okołowiązkowych sa zdolne do przeprowadzania cyklu Calvina. Dodatkową cechą charakterystyczną tych komórek u części roślin C4 są chloroplasty zawierające jedynie tylakoidy stromy, a pozbawione tylakoidów gran. Znane są mutacje u kukurydzy – bsd1 i bsd2, które powodują nieprawidłowy rozwój komórek pochew okołowiązkowych. Kadheryny – nadrodzina białek adhezyjnych, które uczestniczą w oddziaływaniach między komórkami, poprzez jony wapnia Ca. Są one białkami transbłonowymi zdolnymi do rozpoznawania i tworzenia połączeń z kadherynami tego samego rodzaju. Główna rolą tych białek jest ułatwianie przylegania do siebie komórek tego samego rodzaju. Ponieważ do utworzenia wiązania pomiędzy cząsteczkami kadheryn potrzebne są jony wapnia to obecność związków kompleksujących kationy Ca, takich jak EDTA czy inne czynniki chelatujące może doprowadzić do rozpadu tego rodzaju połączeń. Domena wewnątrzkomórkowa kadheryny może wiązać się z białkami z grupy katenin, które z kolei wiażą się z filamentami aktynowymi, będącymi jednymi z głównych składników cytoszkieletu. Kompleksy postaci kadheryna – katenina są kluczowe dla zdolności przylegania do siebie komórek.

    Dodano: 08.07.2011. 18:17  


    Najnowsze