Решение этого важного вопроса стало возможным благодаря международному сотрудничеству двух лабораторий, специализирующихся в области протеомики и биологии развития. На этот вопрос попытались ответить профессор Илеана Кристя из Принстонского университета (США) и профессор Наото Уэно из Национального института фундаментальной биологии (Япония) вместе со своими соответствующими исследовательскими группами.
Вместе они охарактеризовали глобальное фосфорилирование и внутриклеточные изменения обилия белка у эмбрионов, к которым применялась физическая сила.
«В этом исследовании мы приложили силу путем центрифугирования эмбрионов Xenopus и тщательно проанализировали изменения в состоянии фосфорилирования белков в них.
Поскольку яйца Xenopus относительно крупнее яиц других организмов, мы смогли получить достаточное количество белка для анализа из небольшого числа эмбрионов."сказал доктор. Нориюки Киношита, член исследовательской группы.
Используя чувствительный и количественный подход, основанный на масс-спектрометрии, исследовательская группа смогла идентифицировать фосфорилирование более чем 9000 пептидов (i.е., фрагменты белков).
Проф. Cristea подчеркивает новизну и ожидаемое влияние этого исследования, указав, что «это первое исследование глобальных временных изменений фосфорилирования белков в ответ на механическую силу в любой биологической системе. Мы интегрировали методы, которые позволили нам глобально охарактеризовать динамический фосфопротеом с целевыми подходами, которые мы разработали для мониторинга темпоральности и относительной численности конкретных событий фосфорилирования с большой точностью.
Мы также поместили эти знания о передаче сигналов, опосредованной фосфорилированием, в контекст изменений обилия белков. В целом, это позволило нам обнаружить точные точки модуляции в ответ на силу.
Кроме того, учитывая вклад механических сил как в гомеостаз тканей, так и в прогрессирование различных заболеваний, мы надеемся, что наши методы и результаты станут ценным основанием для будущих исследований в области механобиологии и передачи сигналов."
Первый автор статьи д-р. Хашимото сказал: «Было интересно отметить, что различные протеинкиназы, такие как PAK2 и PKC, в эмбрионе активируются при силовой стимуляции всего в течение 10 минут. Также было удивительно обнаружить, что белки, составляющие очаговую адгезию и плотные контакты, были среди тех, которые наиболее сильно фосфорилированы.
Эта работа также выявила ранее нераспознанное перекрестное взаимодействие между путем FAK и путем PKA и PKC. Кроме того, мы смогли продемонстрировать, что центрифугирование укрепляет плотные контакты, что приводит к эпителизации ткани."
«В частности, было интересно обнаружить, что при силовой стимуляции ZO-1 (один из компонентов плотных контактов) накапливается в плотных контактах, чтобы укрепить свою структуру, что является характерным для мезенхимально-эпителиального перехода (MET)-подобных изменений. Это явление противоположно эпителиально-мезенхимальному переходу (ЭМП), обнаруженному в некоторых клетках во время развития, заживления ран и инвазии / метастазирования рака. Мы предполагаем, что у эмбрионов должен быть механизм обратной связи, который повышает устойчивость тканей к сопротивлению деформациям, вызванным силой.«Проф.
Уэно сказал.
Эти результаты были опубликованы 6 марта 2019 года в журнале Cell Systems.