Quali molecole attivano le risposte cellulari alla forza?
Il progetto Cell trans (Integrated molecular and cellular mechanotransduction mediated by protein p130Cas) puntava a studiare i meccanismi molecolari del rilevamento di forze da parte delle cellule. Il progetto finanziato dall'UE ha studiato il potenziale di meccanotrasduzione del substrato p130Cas della chinasi della famiglia Src. Si tratta di una proteina chiave che partecipa a molti processi cellulari e che viene attivata (fosforilata) dalla forza. Sono state usate pinze ottiche e magnetiche e la microscopia a riflessione interna totale (TIRF) per esaminare come la fosforilazione di singole molecole Cas viene regolata dalla forza. TIRF è stata utilizzata per determinare la grandezza di forza necessaria per la fosforilazione, per capire se un aumento della forza comporta un aumento della fosforilazione e se interrompendo l'applicazione della forza si ottiene la defosforilazione. Gli esperimenti hanno rivelato che altre molecole partecipano alla meccanotrasduzione su scala pN normalmente presente nei siti di adesione cellulare (i picoNewton (pN) vengono usati per la misurazione delle forze esercitate su scala molecolare). I ricercatori di Cell trans si sono quindi concentrati su altre molecole, le integrine, ritenute importanti nella meccanotrasduzione. Le integrine collegano le cellule alla matrice extracellulare circostante. Taline e a-actinine sono due proteine di adesione chiave che collegano le integrine al citoscheletro. I risultati del lavoro con le taline, proposte come molecole di mechanosensing, hanno offerto la prima indicazione sul fatto che l'applicazione della forza a singole molecole può portare alla meccanotrasduzione. Altri studi su come la meccanotrasduzione sia integrata a livello cellulare hanno esaminato il regime di forza dei siti di adesione cellulare. È stato scoperto che le funzioni della conservazione della forza di adesione delle cellule e della trasduzione di segnali meccanici sono regolate in modo diverso nel caso della talina. Di conseguenza la proteina di adesione può condurre la meccanotrasduzione a livello di singola molecola. Negli studi che esaminano il ruolo della a-actinina nel rilevamento della forza è stato scoperto che la a-actinina consente la trasmissione di forza tra citoscheletro e integrine. In questo modo si controllano la formazione e la dinamica dei siti di adesione maturi stabili tra cellula e matrice extracellulare. Avendo caratterizzato come determinate molecole funzionano per rilevare, trasmettere, resistere e rispondere alle forze, Cell trans ha compreso più approfonditamente gli eventi molecolari che determinano la risposta cellulare alle forze. Vengono così gettate le basi per studi futuri sui meccanismi molecolari alla base di processi e patologie influenzati da stimoli meccanici e dall'ambiente meccanico cellulare, importanti per la ricerca in settori come il cancro o la cicatrizzazione delle ferite.
