Sergey Troyanovsky, PhD, profesor dermatologii i Biologii Komórkowej i Molekularnej, był starszym autorem pracy opublikowanej w Proceedings of the National Academy of Sciences.

Badania Northwestern Medicine dostarczyły nowych spostrzeżeń na temat organizacji kluczowego białka zwanego kadheryną w strukturach zwanych adherens junctions, które pomagają komórkom trzymać się razem.

Badanie, opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences, zostało przeprowadzone przez starszego autora Sergeya Troyanovsky’ego, doktora, profesora dermatologii oraz biologii komórkowej i molekularnej, we współpracy z naukowcami z Columbia University.

Złącza adherencyjne (AJs) są kompleksami białkowymi – składającymi się głównie z kadheryny – które tworzą połączenia między komórkami w prawie wszystkich ludzkich tkankach. Chociaż AJs są fundamentalne dla utrzymania struktury tkanek, rzeczywista organizacja cząsteczek kadheryny wewnątrz i na zewnątrz tych połączeń pozostaje niejasna – wraz z innymi kluczowymi aspektami biologii AJs.

W szczególności, istniało znaczne zainteresowanie zrozumieniem, w jaki sposób połączenia adherencyjne posiadają dwie pozornie niezgodne właściwości: zarówno siłę, jak i elastyczność.

„To była wielka zagadka”, wyjaśnił Troyanvosky, który jest również członkiem Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center z Northwestern University. „Przez wiele lat próbowaliśmy zrozumieć, w jaki sposób miejsce adhezji między dwiema komórkami może mieć te dwie bardzo różne cechy – siłę systemu i jego plastyczność.”

W obecnym badaniu zespół naukowców starał się pogłębić zrozumienie tych cech, badając organizację i dynamikę kadheryny w obrębie AJs.

Przez zastosowanie mikroskopu super-rozdzielczości, który może wykrywać pojedyncze cząsteczki w strukturach, naukowcy byli w stanie wykazać, że AJs mogą osiągnąć więcej niż jeden mikrometr długości i że składają się one z ciasno upakowanych klastrów kadheryny, przeplatanych z niektórymi słabszymi regionami kadheryny. Ponadto ich odkrycia wykazały, że cząsteczki kadheryny poza skrzyżowaniem nie są zorganizowane w klastry, ale są monomeryczne.

Naukowcy odkryli również, że niezależnie od ogólnej stabilności poszczególnych AJs, są one w rzeczywistości bardzo dynamiczne. „Czas życia ciasno upakowanych klastrów kadheryn jest bardzo krótki, około sekundy. Rozpadają się one, a uwolnione cząsteczki kadheryny są wykorzystywane do tworzenia nowych klastrów” – wyjaśnił Troyanvosky. „W ten sposób wyjaśniamy siłę i plastyczność połączeń adherentnych – nieustannie odbudowują one swoje jednostki adhezyjne, klastry kadheryny.”

Zrozumienie architektury kadheryny – i szerzej mechanizmów adhezji komórka-komórka – jest ważne, zauważa Troyanvosky, ponieważ nieprawidłowa adhezja komórka-komórka odgrywa rolę w wielu chorobach, w tym nowotworach, i jest kluczowym czynnikiem w chorobach skóry, takich jak pęcherzyca.

W trwających badaniach opartych na wynikach tego badania, laboratorium Troyanvosky’ego bada obecnie przeciwciało zdolne do zmiany wzoru kadheryny w klastrach, w celu modyfikacji przylegania komórek do potencjalnych celów terapeutycznych, wśród innych projektów.

Badanie zostało wsparte przez National Institutes of Health grantami AR44016, AR057992 i GM062270, oraz przez National Science Foundation grantem MCB-1412472.