16:00 
Новое научное исследование, проведенное Мадридским университетом Карлоса III (UC3M), описывает механо-химический механизм, с помощью которого кислотность клеточной среды дестабилизирует микротрубочки, «каналы», организующие внутренний клеточный трафик. Это открытие является ключом к пониманию таких патологий, как рак, диабет или некоторые инфекционные процессы, отличительной чертой тканей которых является внеклеточный ацидоз.
Цитоскелет клеток, по сути, подобен их каркасу и двигателю. Он состоит из трех основных структур: промежуточных филаментов (которые обеспечивают механическую и стрессовую устойчивость), актиновых филаментов (которые контролируют форму и движение клеток) и микротрубочек.
Можно сказать, что микротрубочки в клетках эквивалентны проспектам в большом городе, поскольку они служат маршрутами практически для всего транспорта, происходящего внутри них».
Армандо дель Рио, один из авторов исследования, научный сотрудник Департамента До сих пор исследования влияния pH на микротрубочки проводились in vitro с использованием изолированных структур из лизатов цельных клеток, что позволяло наблюдать только прямой эффект внутренних изменений pH. Неизвестно, как внешний pH (кислотность среды, окружающей клетку) может косвенно контролировать эту систему.
Эта группа исследователей из UC3M в сотрудничестве с коллегами из Автономного университета Мадрида и Университета Тампере (Финляндия) раскрыла эту тайну в исследовании, опубликованном в последнем выпуске научного журнала Американского химического общества (JACS). В этой работе они описывают новый молекулярный механизм. связывает внеклеточный ацидоз со стабильностью микротрубочек и организацией ключевых органелл, таких как аппарат Гольджи. «Важность нашей работы заключается в обнаружении того, как внеклеточная кислотность может напрямую влиять на внутреннюю транспортную систему клетки», — отмечает другой автор, Андер Бастида Уркиза, из отдела нейробиологии и биомедицинских наук UC3M.
Это открытие не только представляет собой важную веху в базовой клеточной биологии, но и открывает важные двери. пути в клинической медицине, учитывая, что внеклеточный ацидоз является отличительной чертой многих заболеваний, которые изменяют нормальную клеточную функцию из-за метаболического дисбаланса. Например, при раке опухолевые клетки демонстрируют высокую скорость метаболизма и недостаточное снабжение кислородом, что приводит к повышению кислотности тканей, окружающих ядро опухоли. Хронические заболевания, такие как диабет, системно изменяют баланс pH. Кроме того, некоторые инфекционные процессы вызывают анаэробный метаболизм в пораженных тканях, вызывая лактоацидоз.
Молекулярный «переключатель» и сигнальный путь
Основной вывод этого исследования указывает на белок клеточной поверхности под названием интегрин ?1, который, как было показано, действует как pH-чувствительный рецептор. Благодаря передовому компьютерному моделированию команде профессора Весы Хитонен в Финляндии удалось обнаружить точный момент, когда происходит «волшебство»: когда среда клетки становится кислой, в очень специфической точке этого белка (аминокислота Asp138) происходит небольшое химическое изменение, что активирует сигнал тревоги. интегрин, и оттуда запускается «эффект домино» внутрь клетки, передавая сигнал через цепочку белков (называемых RhoA, ROCK и CRMP-2), которые действуют как переносчики изменения pH. Конечным результатом является дестабилизация микротрубочек.
«Продолжая упомянутую нами аналогию, внешняя кислотность разрушает асфальт улиц, по которым протекает внутренний клеточный трафик. Когда эти пути разрушаются, клеточные компоненты сбиваются с пути, а аппарат Гольджи — «центр логистики и упаковки» клетки — смещается и теряет свою форму, нарушая внутренние поставки», — объясняет другой автор исследования, Дариуш Лаховски, с кафедры нейробиологии и биомедицинских наук UC3M.
Передовые технологии и междисциплинарное сотрудничество
Этот междисциплинарный проект объединился Различные передовые экспериментальные подходы Чтобы изучить механизмы, участвующие в динамике микротрубочек, исследователи использовали флуоресцентную микроскопию полного внутреннего отражения и методы отслеживания белковых комет. Кроме того, было использовано недавно созданное магнитомеханическое приводное устройство, разработанное другой исследовательской группой UC3M под руководством Даниэля Гарсиа Гонсалеса.
