Wyczuwanie miejscowego zagęszczenia przez pojedyncze komórki
Tworzenie wielokomórkowych wzorców jest oznaką skoordynowanego zachowania komórek, które zwykle obejmuje komunikację między komórkami i przetwarzanie sygnałów w ich obrębie. Zmiany w składzie lipidowym błony komórkowej i przekazywaniu przez nią molekuł zależą od tego, jakie komórki znajdują się w otoczeniu. Mechanizmy regulatorowe, odpowiedzialne za zmiany w błonie i stanowiące przystosowanie do mikrośrodowiska komórkowego, stały się niedawno obiektem wnikliwych badań. W ramach finansowanego przez UE projektu THE FAK-ABCA1 SYSTEM (Population context-dependent regulation of membrane lipid composition and downstream activities in mammalian cells: The FAK-ABCA1 system) badano te właśnie mechanizmy regulatorowe. W projekcie korzystano z mikroskopii pojedynczej komórki w analizach dużych populacji oraz badaniach lipidomicznych, fosfoproteomicznych i mikromacierzowych komórek myszy pozbawionych kinazy przylegania ogniskowego (FAK). FAK jest zwykle aktywowana przy niewielkim zagęszczeniu komórek lub na granicach wysp komórkowych. Takie zdarzenie aktywuje szlak sygnałowy i reguluje ekspresję genów, ma wpływ na działanie lizosomów i aparatu Golgiego oraz na geny transportu molekuł. Silnie też oddziałuje na białko błonowe ABCA1 (mediator wypływu cholesterolu). Fenotyp komórek pozbawionych kinazy FAK można odwrócić poprzez inhibicję białka ABCA1, co sugeruje, że FAK kontroluje wytwarzanie tego białka. Zadaniem projektu było wyjaśnienie roli FAK w wykrywaniu miejscowego zagęszczenia komórek. Wyniki ujawniły, że komórka wykrywa miejscowe zagęszczenie poprzez zdolność do rozprzestrzeniania się i aktywację FAK. Naukowcy potwierdzili, że FAK kontroluje ekspresję transporterów ABC, wpływając na skład błony komórkowej i szlaki sygnałowe. Badania lipidomiczne i mikroskopowe ujawniły, że w przypadku komórek w zagęszczeniu błona jest słabiej zorganizowana niż w przypadku komórek rozproszonych. Zmiany błony prowadzą do ogólnej modulacji sygnalizacji i fizjologii komórki. Ponadto, w projekcie opracowano unikalną metodę symulacji dynamicznego zachowania tego układu. Stworzono model matematyczny procesów sygnalizacji i zwalidowano go poprzez pozyskanie licznych danych dotyczących pojedynczych komórek. Model pozwalał przewidywać swoiste wzorce aktywności FAK i ABCA1 w populacjach pojedynczych komórek. Wyniki badania THE FAK-ABCA1 SYSTEM ujawniły wewnątrzkomórkowe mechanizmy molekularne warunkujące wzorce wielokomórkowe bez konieczności komunikowania się komórek między sobą. Stwierdzono, że kluczowym czynnikiem, od którego zależy proces adaptacji, jest błona komórkowa.
Słowa kluczowe
Pojedyncze komórki, wzorce wielokomórkowe, mechanizmy molekularne, zachowanie komórek, skład lipidowy błon komórkowych
