Мотор и компас в хемотаксисе нейтрофилов
В предыдущих разделах были рассмотрены различные белки, принимающие участие во внутриклеточной передаче сигнала при хемотаксисе нейтрофилов и подобных им клеток. Ключевая роль некоторых из этих белков при миграции клеток была продемонстрирована не только in vitro, но и в многоклеточных организмах (см., например, [ Wymann, ea 2000 , Montell, ea 1999 , Sutherland, ea 1999 ]). Однако, говоря об аномалиях клеточной миграции in vivo, следует различать неспособность клетки к движению вообще и потерю умения выбирать правильное направление движения. Последнее вряд ли менее важно для организма, так как без этой способности клеток невозможно, например, нормальное построение тканей и органов или развитие воспалительного ответа. Для осуществления хемотаксиса клетка должна находиться в градиенте некоторого хемо- привлекательного вещества, которое вызывает миграцию клетки в направлении увеличения своей концентрации. Только недавно мы начали понимать, каким образом клетка расшифровывает информацию о градиенте хемоаттрактанта вокруг нее. Первые данные были получены в экспериментах над амебами Dictiostelium, очень схожими с нейтрофилами в том, что касается хемотаксиса. Помещенные в градиент сАМР амебы поляризуются и начинают хемотаксис (см. обзор [ Parent, ea 1999 ]). Это обеспечивается активацией рецептора, сопряженного с G-белками , и передачей сигнала внутрь клетки бета-гамма-субъединииами трехсубъединичных G-белков [ Wu, ea 1995 ]. Мигрирующие амебы способны улавливать даже очень незначительную разницу в концентрациях хемоаттрактанта на противоположных полюсах клетки. Однако как рецепторы сАМР, так и бета-гамма-субъединицы G-белков распределены равномерно по поверхности амебы [ Xiao, ea 1997 , Jin, ea 2000 ]. Какая же часть механизма передачи сигнала способна отражать и усиливать неравномерное распределение молекул хемоаттрактанта вокруг клетки? Ответ был получен при изучении расположения белка под названием CRAC внутри клеток Dictiostelium . СRАС необходим для активации аденилатциклазы в стимулированной клетке и дальнейшему распространению волны сАМР в агрегирующем слизевике, но не требуется для хемотаксиса [ Parent, ea 1999 ]. В покоящейся клетке, СRАС расположен в цитоплазме, но после стимуляции амебы сАМР переносится на плазматическую мембрану с помощью своего РН-домена [ Parent, ea 1998 ]. Наиболее удивительные данные были получены, когда амебы помешали в градиент хемоаттрактанта. При этом СRАС селективно перемещался на мембрану переднего края клетки, т.е. в сторону наивысшей концентрации сАМР [ Parent, ea 1998 ]. Как это ни странно, разрушение актинового цитоскелета не мешало селективному переносу СRАС. Обработка токсином латрикулином А , связывающим актиновые мономеры и вызывающим деполимеризацию актина, делала амеб круглыми и неспособными к движению, однако не препятствовала способности амеб чувствовать направление увеличения концентрации хемоаттрактанта [ Parent, ea 1998 ]. Эти данные впервые позволили сделать различие между активацией "мотора" (который, безусловно, основан на актиновом цитоскелете) и "компаса" при хемотаксисе. Результаты экспериментов со слизевиками получили дальнейшее развитие на клетках НL-60 , дифференцированных в нейтрофилы [ Servant. ea 2000 ]. Как описано выше, хемоаттрактанты вызывают в нейтрофилах быструю активацию киназы РКВ [ Hirsch, ea 2000 ]. РКВ содержит РН-домен и необходима для хемотаксиса у Dictiostelum [ Meili, ea 1999 , Meili, ea 2000 ]. Было продемонстрировано, что, как и СRАС в клетках Dictiostelum, в стимулированных нейтрофилах РКВ селективно переносится на ту часть плазматической мембраны, которая оказалась со стороны наибольшей концентрации хемоаттрактанта [ Servant. ea 2000 ]. Интересно, что внутриклеточный градиент распределения РКВ после стимуляции был в 6 раз круче, чем градиент хемоаттрактанта вне клетки [ Servant. ea 2000 ]. Это указывает на усиление позиционной информации внутриклеточным механизмом передачи сигнала. Параллели с данными, полученными ранее на Dictiostelium, продолжаются наблюдением, что для векторного переноса РКВ также не требуется цитоскелет, и перенос может происходить даже в иммобилизованных нейтрофилах [ Servant. ea 2000 ]. Что в активированных клетках может вызывать селективный мембранный перенос таких белков, как СRАС или РКВ?
Оба этих белка содержат РН-домен . Известно, что РН-домен РКВ специфически связывается с РIРЗ [ Klippel, ea 1997 , Franke, ea 1997 ], но неясно, с бета-гамма или с фосфоинозитидами предпочтительно связывается РН-домен СRАС [ Shaw, ea 1996 , Bottomley, ea 1998 ]. Гетеродимеры бета-гамма не могут быть сами по себе местом связывания СRАС на мембране, хотя и необходимы для внутриклеточной передачи сигнала [ Parent, ea 1998 ]. Перенос СRАС и РКВ на мембрану также не чувствителен, либо очень слабо чувствителен к ингибиторам РI3K [ Parent, ea 1998 , Servant. ea 2000 ]. Оказалось, однако, что ингибирование Rho-белков токсином В из Clostridium difficile предотвращает перенос РКВ [ Servant. ea 2000 ]. Скорее всего, перенос РКВ контролируется Rhо-белком Сdс42 , известным своим участием в поляризации клеток других типов. Например, Сdc42 необходим для направленной миграции макрофагов в градиенте фактора колониеобразования, и ингибирование Cdc42 превращает хемотаксис макрофагов в миграцию в случайных направлениях [ Alien, ea 1998 ]. Сходным образом некоторые мутации Сdc42 либо его фактора нуклеотидного обмена Сdс24 приводят к тому, что дрожжевые клетки, имея нормальный актиновый цитоскелет и даже рост после стимуляции феромоном, не способны направлять этот рост в сторону увеличения концентрации феромона [ Nern, ea 1998 , Arkowitz, ea 1999 ]. Сdс42 также необходим для поляризации Т-клеток в сторону антиген-презентирующей клетки [ Stowers, ea 1995 ]. Любопытно, что ингибирование Rho-белков в нейтрофилах предотвращало активацию РКВ хемоаттрактантами fMLP и С5а , но не инсулином [ Servant. ea 2000 ]. Поскольку инсулин стимулирует не хемотаксис нейтрофилов, а миграцию в случайных направлениях [ Oldenborg, ea 1998 ], можно предположить, что Сdс42 необходим для регуляции "компаса" нейтрофилов, но не способности к движению как таковому. Поскольку мембранный перенос РКВ и СRАС не зависит от актина [ Parent, ea 1998 , Servant. ea 2000 ], возможная регуляция компаса белком Сdс42 должна осуществляться иначе, чем вышеописанные пути передачи сигнала от Сdс42 на актиновый цитоскелет.
