Wyjaśnienie interakcji komórek z ich otoczeniem
Komórki posiadają wrodzoną zdolność do zachowywania mechanicznej integralności, przy jednoczesnej dynamicznej zmianie kształtu. Jest to rezultatem interakcji między błoną komórkową a macierzą pozakomórkową, przy czym rolę mediatora odgrywa cytoszkielet i rozmaite cząsteczki adhezyjne. Kilka funkcji komórkowych, w tym podział komórkowy, migracja i tzw. mechanosensing, tj. wyczuwanie mechaniczne, zależne są od tej skomplikowanej interakcji. Aby wyjaśnić interakcję między komórkami a ich otoczeniem, naukowcy uczestniczący w finansowanym ze środków UE projekcie CYTOANCHOR (Actin–membrane anchoring in giant liposomes: a biomimetic system to study cell mechanics) przystąpili do badania zjawiska na różnych poziomach. Wykorzystali różne systemy modelowe do zbadania pozakomórkowego środowiska macierzy, wewnątrzkomórkowego cytoszkieletu oraz samej komórki. Co się tyczy macierzy zewnątrzkomórkowej, zespół CYTOANCHOR skupił się na fibrynie, centralnym rusztowaniu skrzepów krwi. Badacze wyjaśnili stopniowe upakowanie włókien podczas tworzenia się i dojrzewania skrzepów fibrynowych, tj. w procesie decydującym ze względu na zdolność sztywnienia i degradacji skrzepów krwi. Co intrygujące, badacze odkryli, że fibryna dysponuje pamięcią mechaniczną, która w następstwie deformacji umożliwia przystosowanie się jej struktury w zależności od źródła stresu. Badaczom udało się przewidzieć właściwości fibryny za sprawą modelu teoretycznego dla półelastycznych polimerów, który pozwolił także uzyskać wgląd w mechanizm agregacji rozmaitych biopolimerów. Badanie dynamiki aktyny na poziomie włókien pozwoliło odkryć, że osiowanie i rozdzielanie włókien aktyny odbywa się w sposób łagodny i płynny, bez ich rozplątywania. Cząsteczki usieciowane także miały wpływ na zachowanie sieci aktyn; dyktowały bowiem kurczliwość i dynamikę aktyny. Naukowcy zbadali zachowanie komórek w tkankopodobnych sieciach kolagenowych i doszli do wniosku, że mogą one wchodzić w interakcję ze swoim otoczeniem w sposób wzajemny, co stanowi własność związaną z inwazją komórkową. Okazało się, że oddziaływanie leków przeciwmigracyjnych zależne jest od warunków panujących w macierzy zewnątrzkomórkowej, co stanowi ważny przełom w dziedzinie odkrywania leków. Poza fundamentalną wiedzą, wyniki projektu CYTOANCHOR mogą posłużyć do projektowania nowatorskich zgodnych biologicznie materiałów biologicznych i macierzy do zastosowania w medycynie regeneracyjnej.
Słowa kluczowe
Komórka, błona, macierz pozakomórkowa, cytoszkielet, aktyna, fibryna, czynnik sieciujący
