Биологи обнаружили древнюю форму клеточной адгезии

Немецкие исследователи обнаружили, что способность клеток прочно прикрепляться к поверхностям, основанная на белке талин, возникла задолго до появления первых многоклеточных животных.

Белок талин играет центральную и эволюционно консервативную роль в клеточной адгезии

Источник: Freepik

Группа биологов из Мюнстерского университета в Германии приблизилась к пониманию того, как в ходе эволюции появилась сложная адгезия — способность клеток животных прочно прикрепляться. Это свойство лежит в основе формирования тканей и органов. Оно обеспечивается рецепторами интегринами на поверхности клеток, однако их происхождение было не до конца ясным, поскольку у многих одноклеточных организмов подобных рецепторов нет. В центре нового исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, оказался белок талин.

Команда под руководством профессора Карстена Грашоффа и аспирантки Шришти Рангараджан показала, что талин выполняет консервативную функцию в клеточной адгезии у самых разных форм жизни. Этот белок присутствует как в клетках всех животных, так и у многих эукариотических одноклеточных организмов. В клетках человека талин обеспечивает механическое соединение интегринов с внутренним клеточным каркасом. Проведя сравнительный анализ амеб и животных клеток, ученые выяснили, что талин у одноклеточных также передает механические силы во время адгезии, выполняя схожую базовую задачу.

Белок талин (флуоресцирующий красным и белым цветами на этом микроскопическом изображении) обнаруживается как в амебах (слева), так и в клетках животных (справа)

Источник: Uni MS—AG Grashoff

Хотя сила, генерируемая каждой отдельной молекулой талина, исчезающе мала, эта механическая функция важна для успешного прикрепления клетки. В клетках человека талин приобрел ряд дополнительных задач, не отмеченных пока у амеб. Но его основная роль — механическое закрепление — сформировалась, вероятно, еще в глубокой древности, до разделения одноклеточных и многоклеточных организмов. Как отметила Шришти Рангараджан, адгезия, опосредованная интегринами, которая описана в учебниках, может быть лишь частным случаем более древнего механизма, связанного с талином и возникшего у одноклеточных.

Для своих выводов исследователи использовали комплекс методов, включая молекулярную генетику, высокоразрешающую флуоресцентную микроскопию и измерения на молекулярно-силовом микроскопе. Открытие проливает свет на эволюционные истоки одного из базовых свойств, сделавших возможным возникновение сложных многоклеточных форм жизни.

Ранее российские ученые создали веб-платформу для изучения белковых структур.