Sergey Troyanovsky, PhD, profesor dermatologie a buněčné a molekulární biologie, byl hlavním autorem článku publikovaného v Proceedings of the National Academy of Sciences.

Studie Northwestern Medicine přinesla nové poznatky o uspořádání klíčového proteinu kadherinu ve strukturách zvaných adherenční spoje, které pomáhají buňkám držet pohromadě.

Studii publikovanou v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences vedl hlavní autor doktor Sergej Trojanovskij, profesor dermatologie a buněčné a molekulární biologie, ve spolupráci s vědci z Kolumbijské univerzity.

Adherenční spoje (AJ) jsou proteinové komplexy – tvořené především kadherinem – které vytvářejí vazby mezi buňkami téměř ve všech lidských tkáních. Ačkoli jsou AJ zásadní pro udržení struktury tkání, skutečné uspořádání molekul kadherinu uvnitř a vně těchto spojů zůstávalo nejasné – spolu s dalšími klíčovými aspekty biologie AJ.

Zejména byl značný zájem o pochopení toho, jak adherenční spoje disponují dvěma zdánlivě neslučitelnými vlastnostmi: silou i pružností.

„Byla to velká hádanka,“ vysvětlil Troyanvosky, který je rovněž členem Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center na Northwestern University. „Mnoho let jsme se snažili pochopit, jak může mít adhezní místo mezi dvěma buňkami tyto dvě velmi odlišné vlastnosti – pevnost systému a jeho plasticitu.“

V současné studii se tým vědců snažil prohloubit pochopení těchto vlastností zkoumáním organizace a dynamiky kadherinu v AJ.

Pomocí mikroskopu se superrozlišením, který dokáže detekovat jednotlivé molekuly ve strukturách, se vědcům podařilo prokázat, že AJ mohou dosahovat délky více než jednoho mikrometru a že se skládají z pevně zabalených shluků kadherinu, které jsou proloženy některými řidšími oblastmi kadherinu. Jejich zjištění navíc ukázala, že molekuly kadherinu mimo křižovatku nejsou uspořádány do klastrů, ale jsou monomerní.

Vědci také zjistili, že bez ohledu na celkovou stabilitu jednotlivých AJ jsou ve skutečnosti velmi dynamické. „Životnost těsně zabalených kadherinových klastrů je velmi krátká, přibližně jedna sekunda. Rozpadají se a uvolněné molekuly kadherinu jsou použity pro nové klastry,“ vysvětlil Troyanvosky. „Tímto způsobem vysvětlujeme pevnost a plasticitu adherinových spojů – neustále obnovují své adhezivní jednotky, klastry kadherinů.“

Poznání architektury kadherinů – a obecněji mechanismů adheze buněk – je důležité, poznamenává Troyanvosky, protože abnormální adheze buněk hraje roli v řadě onemocnění, včetně rakoviny, a je klíčovým faktorem u kožních onemocnění, jako je pemfigus.

V rámci probíhajících výzkumů založených na výsledcích této studie nyní Troyanvoskyho laboratoř mimo jiné zkoumá protilátku schopnou měnit strukturu kadherinu v klastrech, aby bylo možné modifikovat buněčnou adhezi pro potenciální terapeutické účely.

Studie byla podpořena granty National Institutes of Health AR44016, AR057992 a GM062270 a grantem National Science Foundation MCB-1412472.