Cercetare revoluționară privind direcția mișcării celulelor
Un studiu recent realizat de o echipă internațională de cercetători de la Institutul Coreean Avansat de Știință și Tehnologie (KAIST) a dezvăluit mecanismele prin care celulele își aleg direcția de mișcare fără a se baza pe semnale externe. Această descoperire poate avea implicații semnificative pentru înțelegerea metastazelor cancerului și a bolilor imune, deschizând căi pentru noi tratamente.
Echipa, condusă de profesorul Won Do Heo, a colaborat cu cercetători de la departamentul de inginerie bio și creier al KAIST și de la Universitatea Johns Hopkins din Statele Unite pentru a publica rezultatele în revista Nature Communications. Proiectul a folosit o tehnologie innovatoare numită INSPECT (INtracellular Separation of Protein Engineered Condensation Technique) care permite vizualizarea interacțiunilor proteice în interiorul celulelor vii.
Interacțiunile proteice și controlul mișcării celulelor
Studiile anterioare au sugerat că proteinele din familia Rho (Rac1, Cdc42, RhoA) doar delimitau frontul și spatele celulelor, însă noile descoperiri sugerează că decizia celulelor de a se deplasa în linie dreaptă sau de a schimba direcția depinde de combinațiile specifice de proteine cu care interacționează. De exemplu, interacțiunea dintre proteinele Cdc42 și FMNL este esențială pentru mișcarea în linie dreaptă, în timp ce combinația Rac1-ROCK este responsabilă pentru schimbările de direcție.
Tehnologia INSPECT a fost utilizată pentru a analiza 285 de interacțiuni prin combinarea a 15 tipuri de proteine Rho cu 19 tipuri de proteine de legare, confirmând efectiv legarea a 139 de perechi. Aceasta a permis demonstrarea modului în care, prin legarea lor, proteinele formează regiuni distincte ce nu se amestecă, acționând ca picături mici în cadrul celulelor.
Modificări ale proteinei și impactul asupra mișcării
O altă parte a cercetării a implicat modificarea unei regii a proteinei Rac1, crucială pentru controlul direcției celulelor, afectând astfel capacitatea acestora de a se adapta la schimbările din mediu. Astfel, celulele cu o modificare a proteinei Rac1 nu au reușit să schimbe direcția, continuând să se miște într-o linie dreaptă. Spre deosebire de acestea, celulele normale reușesc să formeze o structură numită „arc stress fiber” la frontul celulei, care le permite să facă viraje aproape perpendiculare.
Experimentele suplimentare au arătat că celulele normale își ajustează viteza de mișcare în funcție de mediul înconjurător, în timp ce celulele cu mutația Rac1 păstrează aceeași viteză, indiferent de condițiile externe, demonstrând astfel cum axa Rac-ROCK controlează subtil abilitatea celulelor de a recunoaște și de a se adapta la mediu.
Concluzii și aplicații viitoare ale cercetării
Profesorul Won Do Heo subliniază importanța acestei cercetări, destacând că mișcarea celulară nu este o acțiune aleatorie, ci controlată de un program intern generat de ensemble-ul proteinelor semnalizare Rho. Tehnologia INSPECT, recent dezvoltată, se preconizează că va fi un instrument valoros în elucidarea mecanismelor moleculare din spatele diferitelor fenomene biologice și bolilor, precum metastazele cancerului și migrarea celulelor neuronale.
Mai multe informații despre studiu pot fi găsite în publicația „Nature Communications”.
