Динамика формирования адгезионных контактов
Межклеточные взаимодействия являются важнейшими в эмбриональном развитии, дифференцировке, регуляции тканевой архитектуры. Нарушения межклеточной адгезии в канцерогенезе лежат в основе инвазии и метастазирования опухолевых клеток [ Willert (2007) , Perez-Moreno (2006) , Katoh (2006,b) , Erez (2005) , Polakis (2007) ].
Процесс образования адгезионных контактов (АК) можно условно разделить на этап механически слабых трансвзаимодействий отдельных кадхериновых рецепторов, связанных своими цитоплазматическими доменами с молекулами бета-катенина ; этап стабилизации контактов - образования кластеров кадхеринов в результате рекрутирования белков цитоплазматической бляшки и присоединения актиновых филаментов; этап созревания контактов в результате дальнейшей аккумуляции актина в области контакта. Взаимодействие кадхеринов с актином не имеет значения на первых этапах межклеточного взаимодействия, но чрезвычайно важно для стабилизации контактов [ Chu (2004) ].
Существенную роль в стабилизации начальных кадхериновых контактов играют адгезионные взаимодействия, обеспечиваемые Са2+-независимым связыванием поверхностных Ig-подобных белков соседних клеток - нектинов [ Sakisaka (2007) ].
Образование межклеточных контактов сопровождается структурными перестройками актинового цитоскелета. Такие перестройки различны в эпителиальных клетках и фибробластах и определяются общей организацией актинового цитоскелета клеток двух тканевых типов. В частности, при образовании адгезионных контактов (АК) эпителиальных клеток в результате локальных разрывов происходит диссоциация краевого актинового пучка в зоне контакта и образование аркоподобных пучков на боковых свободных клеточных краях [ Gloushankova (1997) , Krendel (1999) ]. При созревании эпителиальных контактов происходят дальнейшая аккумуляция актина и образование адгезионных колец (adhesion belts) по периметру клетки. Формирование межклеточного контакта эпителиоцитов сопровождается угнетением псевдоподиальной активности (контактным параличом) в зоне контакта и на свободных краях контактирующих клеток. Клетки фибробластного типа формируют АК, отличающиеся по пространственной организации от АК эпителиоцитов. АК фибробластов чаще всего образованы N-кадхерином , располагаются в области перекрывания ламелл соседних клеток и имеют радиальную организацию. Такие контакты ориентированы перпендикулярно границе контакта и ассоциированы с короткими прямыми актиновыми пучками [ Yonemura (1995) , Gloushankova (1998) ]. Формирование и поддержание радиальных контактов определяются контрактильностью связанных с этими контактами пучков микрофиламентов, так как воздействие ингибиторов контрактильности актина-миозина - приводит к их разрушению. Образование АК фибробластов не сопровождается угнетением псевдоподиальной активности: на свободном клеточном крае контактирующих клеток формируются боковые ламеллы, что может приводить к изменению направления движения клеток после их контакта [ Gloushankova (1998) ].
В ходе эмбрионального развития организма, а также при метастатической прогрессии опухолей происходит так называемая эпителиально-мезенхимальная трансформация (ЭМТ), которая приводит к превращению эпителиальных клеток в фибробластоподобные. В качестве модели, позволяющей исследовать ранние этапы ЭМТ, можно использовать воздействие форболового эфира (ТРA) на эпителиальные клетки в культуре. Уже через 1-2 ч начинается разрушение типичной для эпителиоцитов организации актинового цитоскелета - исчезновение кольцевых пучков микрофиламентов, которое сопровождается радикальной перестройкой межклеточных взаимодействий. При взаимодействии клетки образуют адгезионные контакты (АК), которые содержат Е-кадхерин , но имеют не тангенциальную, а радиальную направленность, характерную для фибробластов. При этом стабилизации псевдоподиальной активности после образования межклеточного контакта не происходит [ Krendel (1999) ].
Существенную роль в формировании стабильных АК играет полимеризация актина de novo [ Vasioukhin (2000) , Helwaru (2004) , Verma (2004) ]. Как показали опыты с включением экзогенного G-актина, меченый глобулярный актин накапливается в зоне вновь образованных адгезионных контактов (АК) эпителиоцитов и колокализуется с Е-кадхерином уже через 5 мин после переноса клеток из среды с низким содержанием Са2+ в среду, содержащую 1,8 мМ Са2+ [ Ivanov (2005) ]. Полимеризация актина начинается с нуклеации филаментов с последующей их элонгацией.
Ключевую роль в нуклеации разветвленной сети актиновых филаментов играет белковый комплекс Arp2/3 , состоящий из семи полипептидов [ Higgs (2001) ]. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что комплекс Arp2/3 вовлечен в формирование межклеточных контактов [ Verma (2004) , Kovacs (2002) ]. Было показано, что активаторы Arp2/3 - N-WASP , WAVE2 и кортактин - нужны для построения стабильных адгезионных контактов (АК) [ Ivanov (2005) , El Sayegh (2004,b) , Yamazaki (2007) ]. Эти белки колокализуются с кадхерином в районах формирования новых АК. Введение в клетки доминантно-негативного кортактина, у которого отсутствует сайт связывания либо с Arp2/3, либо с F-актином, или угнетение экспрессии гена кортактина с помощью малой интерферирующей РНК (siRNA) приводит к подавлению формирования новых АК и разрушению уже существующих контактов [ Helwaru (2004) ]. Ингибитор N-WASP вискостатин блокирует сборку Е-кадхеринсодержащих адгезионных контактов эпителиоцитов [ Ivanov (2005) ]. Угнетение экспресии WAVE2 при введении специфической siRNA также приводило к нарушению рекрутирования актина и дезорганизации АК [ Yamazaki (2007) ].
Свой вклад в формирование новых актиновых структур в области межклеточных контактов вносят также формины , способные нуклеировать полимеризацию линейных актиновых филаментов и обеспечивать их элонгацию [ Goode (2007) ]. Так, FMN1 , связывающийся с альфа-катенином, необходим для образования и поддержания АК кератиноцитов [ Kobielak (2004) ].
Было показано также, что другой член семейства форминов - Dial , активируемый малой GТРазой Rho, - участвует в формировании адгезионных контактов (АК) эпителиоцитов [ Carramusa (2007) ]. Механизм роста актиновых филаментов, обеспечиваемый форминами, основан на способности димера формина с помощью FН2-домена связываться ступенчато с каждым следующим присоединившимся мономером актина. При этом плюс-конец филамента оказывается защищенным от связывания с кэпирующими белками, а форминовый димер быстро перемещается вместе с растущим филаментом [ Zigmond (2004) , Higashida (2004) ]. FH1-Домен форминов способен связываться с профилином, что также может способствовать ускорению роста филаментов за счет эффективного рекрутирования молекул актина [ Zigmond (2004) ].
