Rho GTPазы и адгезионные комплексы
Эксперименты, включающие манипуляции с моделями "голодающих" клеток позволили установить, что малые GTPазы семейства Rho являются центральными игроками в организации сигнальных регулирующих путей сборки актинового цитоскелета и формирования адгезии (см. обзоры [ Hall, ea 1998 , Ridley, ea, 2001 ]). В этих исследованиях касающихся адгезии та или иная Rho GTPаза инжектировались в голодные клетки и характерные особенности адгезии анализировались либо после фиксации клеток [ Alien, W.E., ea, 1997 , Nobes, C.D., ea, 1995 ], либо прямо на живых клетках [ Rottner, K., ea, 1999 ]. Заметим, что в этих экспериментальных условиях клетки были деполяризованы и неподвижны, но как мы увидим дальше, обнаруженные особенности присущи также движущимся клеткам. Итак, RhoA вызывает образование фокальных адгезий ассоциированных с напряженными пучками актиновых фибрилл а Rac1 и Cdc42 формирование фокальных комплексов ассоциированных соответственно с ламеллиподиями и филоподиями. В то же время стало ясно, что определяемый взаимным антагонизмом баланс между активностями Rho GTPаз [ Rottner, K., ea, 1999 , Kozma, ea 1997 , Hirose, ea 1998 , Moorman, ea 1999 , Sander, ea 1999 ] является критичным для определения конечной конфигурации адгезионной структуры и организации цитоскелета . Различные способы проявления активности Rho GTPаз могут оказать заметное воздействие на относительные пропорции ламеллиподий и филоподий на переднем краю клетки и на степень сборки пучков актиновых актиновых филаментов [ Alien, W.E., ea, 1997 ].
Сборка пучков модулируется и относительной активностью двух последующих регуляторов RhoA и mDia , один из которых ответственнен за фомирование толстых, компактных пучков, а другой - за формирование параллельных структур из тонких пучков [ Watanabe, ea 1999 ].
Влияние баланса активностей Rho GTPаз на формирование адгезионных структур было продемонстрировано в живых 3T3 фибробластах , где адгезионные структуры были маркированы путем инжекции винкулина , меченого родамином [ Rottner, K., ea, 1999 ]. В этих исследованиях было показано, что фокальные комплексы формирующиеся в ламеллиподии за счет инжекции активного Rac1 могут быть трансформированы в фокальные адгезионные структуры за счет последующей инжекции естественно активного RhoA. Эти же результаты позволяют идентифицировать фокальные комплексы как потенциальные предшественники фокальных адгезионных структур. Можно также показать, что инжекция доминантно отрицательного Rac1 в нормальный мигрирующий фибробласт вызывает подавление раффлинга мембраны и фокальных комплексов и сопутствующее этому увеличение размеров фокальных адгезионных структур. Ингибиция Rho киназы в неподвижных 3T3 фибробластах, экспрессирующих только фокальную адгезию, индуцирует протрузию ламеллиподии, ассоциированную с транзитными фокальными комплексами [ Rottner, K., ea, 1999 ]. Исследования на макрофагах с инжекцией Rho GTPаз [ Alien, W.E., ea, 1997 ] в общем подтверждают наблюдения, сделанные на фибробластах. Однако дополнительно было обнаружено что мембранный раффлинг зависящий от Rac1 был подавлен при высоких концентрациях естественно активной Cdc42 , что вновь иллюстрирует взаимный антагонизм в действии различных членов семейства Rho.
