Эти связи известны как улавливающие связи, и они образованы обычными адгезионными белками, называемыми кадгеринами. Сандживи Сивасанкар, доцент кафедры физики и астрономии Университета штата Айова и сотрудник Университета штата Айова.S. Лаборатория Эймса Министерства энергетики описала уловители как «наноразмерные ремни безопасности.
Они становятся сильнее, когда их тянут."
Но как это случилось?
Как узы могут укрепиться под действием силы?
Сивасанкар и его исследовательская группа обнаружили, что долгоживущие водородные связи, вызванные действием силы, являются ответом.
Статья с описанием их результатов «Решение молекулярного механизма образования связей улавливания кадгерина» была только что опубликована в Интернете на сайте Nature Communications.
Шивасанкар – автор-корреспондент. Соавторы: Кристин Манибог, аспирантка по физике и астрономии штата Айова и научный сотрудник лаборатории Эймса; Хуэй Ли из Сучжоуского института биомедицинской инженерии и технологий Китайской академии наук в Новом районе Сучжоу, Китай; и Сабиасачи Ракшит из Индийского института научного образования и исследований в Мохали, Индия.
Ли и Ракшит – бывшие постдокторанты в лаборатории Сивасанкара.
Исследование команды поддержано грантами Американского онкологического общества и Американской кардиологической ассоциации.
Сивасанкар сказал, что прочные межклеточные связи важны для здоровья сердца и борьбы с раком. Он сказал, что связи, соединяющие клетки сердца, должны выдерживать постоянные механические силы.
И в некоторых случаях рака, по его словам, связи больше не сопротивляются силам, позволяя раковым клеткам отделяться и распространяться.
Чтобы найти механизм, стоящий за прочными связями, создаваемыми цепными связями, исследовательская группа Сивасанкара начала с молекулярной динамики и управляла компьютерным моделированием молекулярной динамики на основе данных из предыдущих экспериментов. Они обнаружили, что два кадгерина в форме палочки, соединенные вместе в X-образной форме (называемые X-димером), образуют улавливающие связи при вытягивании и в присутствии ионов кальция.
Ионы кальция удерживают кадгерины жесткими и упорядоченными, в то время как вытягивание сближает части белков.
Все это позволяет образовывать серию водородных связей. Эти долгоживущие, индуцированные силой водородные связи удерживают X-димеры в более плотном контакте.
Сивасанкар сказал, что исследователи продолжили моделирование экспериментами с одной молекулой, используя атомно-силовую микроскопию. Эксперименты подтвердили, что димеры кадгерина X при вытягивании и воздействии высоких концентраций ионов кальция образуют улавливающие связи. Уберите силу или ионы кальция, и образование сцепления будет устранено.
Все это, по словам Сивасанкара, помогает объяснить биофизику межклеточной адгезии.
И это важно для всех нас.
«Надежная адгезия кадгерина, – писали исследователи в своей статье, – важна для поддержания целостности тканей, таких как кожа, кровеносные сосуды, хрящи и мышцы, которые подвергаются непрерывному механическому воздействию."