Scienziati descrivono come le cellule rispondono alla forza meccanica
Molti aspetti del comportamento della cellula sono influenzati dalla forza meccanica, ma il modo in cui singole cellule rispondono a queste forze non è chiaro. Un team di ricercatori finanziato dall'UE fa luce sulla relazione tra i segnali che influenzano il comportamento della cellula e le loro proprietà fisiche. Questo recente studio è stato in parte finanziato dal progetto RHOMECHANOVASC ("Regulation of Rho proteins by mechanical forces in the vascular system") che ha ricevuto una borsa internazionale Marie Curie per un soggiorno all'estero del valore di 213.000 euro nell'ambito del Settimo programma quadro dell'UE. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Cell Biology. Biologi e fisici coordinati dall'Università del North Carolina a Chapel Hill (UNC-Chapel Hill) negli Stati Uniti hanno scoperto che esercitando una forza meccanica sulle cellule si attivano le proteine Rho-GEF attraverso distinti percorsi di segnalazione. Secondo i ricercatori, queste proteine Rho fanno parte della superfamiglia Ras, una classe di proteine legate all'attività del cancro. Il team ha esercitato la forza sulle cellule usando magneti e applicando particelle magnetiche alle cellule. Questo ha generato una tensione extracellulare. "L'applicazione di forza sulle integrine provoca nuove disposizioni citoscheletriche e crescita del relativo complesso di aderenza, il che risulta in una maggiore rigidità cellulare, conosciuta anche come rafforzamento cellulare," scrivono gli autori. "Sebbene si sia dimostrato che la RhoA partecipa al rafforzamento, i meccanismi cellulari che regolano la sua attività sono sconosciuti. Combinando metodi biochimici e biofisici, abbiamo identificato due fattori di scambio di nucleotide della guanina (GEF), LARG e GEF-H1, come molecole chiave che regolano l'adattamento cellulare alla forza. Abbiamo dimostrato che la stimolazione delle integrine con forza tensionale provoca l'attivazione di queste due GEF e il loro reclutamento in complessi di aderenza." Commentando i successi dello studio, l'autore anziano, professor Keith Burridge, un ricercatore di biologia cellulare ed evolutiva presso la UNC-Chapel Hill, dice: "Questo esperimento è stato possibile solo perché abbiamo potuto mettere insieme un team di fisici e biologi cellulari. È molto stimolante perché abbiamo identificato l'intero percorso tra la tensione esercitata sulla cellula e le proteine che, a loro volta, attivano altre proteine che sappiamo essere iperattive nel cancro." Studi precedenti avevano ipotizzato che l'ambiente meccanico delle cellule influenza la crescita e le proprietà cellulari. Le cellule di un tumore solido normalmente hanno una rigidità alterata, per esempio. Altri studi hanno scoperto che la prognosi peggiora quando la matrice cellulare diventa più rigida. Gli scienziati hanno anche dimostrato che i tumori rigidi emanano un maggior numero di cellule e a loro volta lasciano il sito del tumore, il che potenzialmente fa aumentare il rischio che il cancro si diffonda attraverso le metastasi. "Si è ipotizzato che la rigidità cellulare e la tensione creino un circolo vizioso che porta a una maggiore crescita, una più alta densità cellulare, maggiore tensione e tumori più grandi," spiega il professor Burridge. Continua poi dicendo che i finanziamenti assegnati ai ricercatori, compreso un contributo da parte del Fondo per la ricerca universitaria sul cancro negli Stati Uniti, ha dato al team il sostegno di cui aveva bisogno per ottenere questi risultati. I ricercatori hanno in programma di continuare a lavorare sulla questione, contribuendo a delucidare l'associazione tra i segnali che influenzano sia il comportamento che le proprietà fisiche delle cellule.Per maggiori informazioni, visitare: Nature Cell Biology: http://www.nature.com/ncb/index.html UNC-Chapel Hill: http://www.unc.edu/index.htm
Paesi
Stati Uniti