Якорные клетки нематоды помогают изучать метастазирование

Агрессивность метастазирования рака зависит, в частности, от того, насколько эффективно клетки опухоли преодолевают базальную мембрану — тонкую листовидную структуру, поддерживающую клетки (например, эпителиальные) и отделяющую их от соединительной ткани. Понимание механизмов, которые лежат в основе клеточной инвазии, имеет фундаментальное биологическое и клиническое значение. Авторы исследования, опубликованного в журнале Development, наблюдали, как преодолевают базальную мембрану якорные клетки нематоды Caenorhabditis elegans, и получили для них профиль экспрессии генов (транскриптом) во время этого процесса.

Круглый червь Caenorhabditis elegans, широко используемый как модельный организм в молекулярной и клеточной биологии, — наиболее подходящий объект для изучения инвазии клеток. Этот червь замечателен тем, что его организм состоит из известного числа клеток (959 у взрослой гермафродитной особи), причем судьба каждой клетки детерминирована. У С. elegans есть особые якорные клетки (anchor cells), которые участвуют в развитии репродуктивной системы и формировании хода, соединяющего матку и вульву, который будет необходим для прохождения по нему эмбриона. Якорные клетки должны проникнуть через расположенные рядом базальные мембраны матки и вульвы. Считается, что для этого они используют те же механизмы, что и опухолевые клетки.

Чтобы определить, какие гены могут быть задействованы в данном процессе, ученые выделили якорные клетки с помощью FACS (сортировка флуоресцентно-активированных клеток); флуоресцировал белок GFP под промотором, обеспечивающим экспрессию именно в якорных клетках. Затем секвенировали РНК этих клеток, а также провели анализ экспрессии генов всего тела нематоды на одной и той же стадии развития личинки (в середине фазы L3, когда и происходит инвазия) и выявили 1,5 тысячи транскриптов с повышенной экспрессией в якорных клетках

Чтобы найти новые гены, ответственные за инвазию, авторы составили список из 84 генов, кодирующих трансмембранные или секретируемые компоненты/регуляторы цитоскелета либо факторы транскрипции, а также имеющих ортологи у млекопитающих. Генный нокдаун с помощью РНК-интерференции обнаружил 13 генов, выключение которых до некоторой степени нарушает инвазию якорных клеток. Однако полного прекращения процесса не произошло. При этом наибольшее влияние имел нокдаун гена TCT-1, который кодирует ортолог трансляционно контролируемого опухолевого белка позвоночных (TCTP). Этот белок сверхэкспрессирован в большинстве опухолей и связан с плохим прогнозом для пациентов. Потеря TCT-1 приводит к снижению уровня F-актина на мембране инвазивных якорных клеток и снижает количество митохондрий у фронта инвазии. Эта находка может способствовать разработке новых вариантов терапии рака.

Также в якорных клетках выявили повышенную активность генов, кодирующих рибосомные белки, и всплеск биогенеза рибосом. Ученые пришли к выводу, что данный процесс способствует инвазии в базальную мембрану, так как обеспечивает производство многочисленных проинвазивных белков.

Травмированных нематод заставляют дольше спать антимикробные пептиды

Варианты в митохондриальном гене связаны с возрастным снижением функции мышц