12973 (Цитоскелет сигнализирует), страница 3

Хотя детали этих процессов остаются пока не ясными, очевидно, что клетки по-разному формируют свой цитоскелет в зависимости от тех или иных сигналов, полученных из окружающей среды.

Скептически настроенный читатель может возразить на это, что реорганизация цитоскелета не имеет прямого отношения к проведению внутриклеточных сигналов, а скорее является следствием, реакцией клетки на эти сигналы. Однако такое утверждение, в свою очередь требует доказательств.

Интересные, в этом плане, результаты были получены при работе с клетками CHO (от англ. Chinese Hamster Ovary cells), выделенными из китайских хомячков. При определенных условиях они становились раковыми. Вернуть их в нормальное состояние помогало добавление бутирата цАМФ – формы цАМФ, которая легко проникает внутрь клеток. Если же предварительно раковые клетки CHO обрабатывались разрушающим цитоскелет цитохалазином, то нормализации не происходило. Из этих экспериментов следует, что для успешного использования цАМФ в качестве вторичного мессенджера клетка должна иметь работоспособный цитоскелет.

Очень важны данные исследователей, работавших с протоонкогенами Ras, Rho и Cdc42 (т.е. с генами, повреждение которых почти неизбежно превращает нормальную клетку в раковую). Ген Ras активируется (т.е. начинается синтез закодированного в нем белка) уже упоминавшимся эпидермальным фактором роста, Rho – мощным стимулятором клеточного деления лизофосфатидиловой кислотой, а Cdc42 – пептидным гормоном брадикинином. В экспериментах было показано, что действие гена Ras связано с образованием в клетках сети микрофиламентов и ламелл, похожих на амебные псевдоподии. Ген Rho ответственен за формирование стрессфибрилл, а Cdc42 вызывает образование филлоподий.

Полученные результаты становятся совсем уже интригующими в свете последних открытий, связанных с изучением особых трансмембранных белков интегринов. Как правило, эти клеточные рецепторы состоят из двух цепей – альфа и бета, причем существует 15 вариантов первой и 98 вариантов второй. Собираясь в разных комбинациях, они образуют как минимум 20 различных типов интегринов, некоторые из которых способны связываться с белками внеклеточного матрикса, например, ламинином и фибронектином. При этом происходит активация уже знакомых нам протоонкогенов Ras и Cdc42!

Каким же образом полученный интегринами сигнал поступает в ядро? Сами интегрины не обладают фосфатазной активностью, т.е. не способны активировать белки с помощью присоединения к ним фосфатных групп. Зато торчащую внутрь клетки часть молекулы интегрина окружает целый комплекс белков, таких, например, как таллин, винкулин, паксиллин, а также фермент FAC-киназа, связанный с фокальными контактами – своеобразными «пуантами», на которых клетка передвигается по субстрату. От этого белкового ансамбля внутрь клетки отходят актиновые нити, которые совместно с микротрубочками и промежуточными филаментами могут доходить от мембранной периферии клетки до ее ядра. Полагают, что так передается сигнал в ядро клетки.

Это предположение подтверждается данными экспериментов, проведенных с искусственно выращиваемыми мышиными фибробластами, трансформированными онкогеном Ras. В этих опытах было показано, что в ответ на внешний сигнал – эпидермальный фактор роста – клетка синтезирует белок – фактор транскрипции NFkb, который участвует в самой первой стадии синтеза белка – считывании (транскрипции) РНК с ДНК, находящейся в ядре. Фактор транскрипции находится в цитоплазме и связан непосредственно с элементами цитоскелета, а именно со стрессфибриллами и фокальными контактами. Это означает, что соединение, играющее существенную роль в регуляции работы ядерных генов, буквально вплетено в цитоскелетную сеть!

Возвращаясь к загадкам вторичных мессенджеров, можно предположить, что цитоскелет принимает активное участие в проведении внутриклеточных сигналов, за счет образования пространственных комплексов между рецепторами, соответствующими протеинкиназами и активируемыми ими белками. Аналогичную роль цитоскелет может играть и в ситуации с кальмодулином, поскольку определенное его количество в клетке связано с пучками актиновых филаментов и промежуточных филаментов. Функции цитоскелета в активации ядерных генов менее ясны, но указания на такую возможность уже получены.

Кто в клетке король?

На этом можно было бы и закончить рассказ о возможной роли цитоскелета во внутриклеточной сигнализации, если бы не еще одно любопытное соображение. Дело в том, что в ядре клетки содержится информация о первичной структуре всех белков, включая белки цитоскелета, но нет абсолютно никаких указаний на их взаимное расположение. Если образованные белками пространственные структуры чрезвычайно стабильны, можно говорить о самосборке, которая действительно происходит, например, в случае образования белковых оболочек вирусов или при формировании прямо в пробирке тубулиновых микротрубочек. Однако когда дело касается таких лабильных и способных к сложным перестройкам структур, как цитоскелет, только к самосборке их образование не свести. Что же определяет ту или иную конфигурацию цитоскелета?

Явно не ядро – как не определяет состояние общества накопленная в библиотеках информация. Ее можно почерпнуть оттуда, но что и когда будет востребовано определяется самим обществом. Вероятно, так же действует и клетка, достаточно автономно от ядра формируя свою пространственную структуру.

Известно, что миниатюрные безъядерные фрагменты фибробластов живут часами, активно ползая и приобретая различные формы. Живущие неделями в кровяном русле тромбоциты также лишены ядра, что не мешает им принимать активное участие в таком важном процессе, как свертывание крови при травмах сосудов. Пространственная структура клетки может самовоспроизводиться и даже оказывать воздействие на ее внешние реакции. Интегрины, например, обладают уникальной для трансмембранных (т.е. пронизывающих мембрану насквозь) рецепторов способностью реагировать на внутренние клеточные сигналы, изменяя при этом свое сродство к тем или иным внешним лигандам. Известно также, что именно цитоскелет определяет ориентацию белков внеклеточного матрикса и тем самым оказывает влияние на соседние клетки.

Таким образом, ответ на вопрос о том, что же есть жизнь, во многом зависит от понимания того, каким образом длительно существуют во времени и самовоспроизводятся сложные пространственные ансамбли макромолекул, прекрасным примером которых является цитоскелет

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://bio.1september.ru