«Клей», скрепляющий ваши клетки, выполняет неожиданную вторую функцию

«Клей», скрепляющий ваши клетки, выполняет неожиданную вторую роль

Белок, прежде всего известный тем, что помогает клеткам и тканям оставаться связанными, выполняет ещё одну неожиданную функцию. Исследователи обнаружили, что он также помогает эпителиальным клеткам, которые образуют непрерывные герметичные слои по всему телу, захватывать близлежащие мёртвые клетки.

Открытие может иметь значение для понимания хронического воспаления. Обломки умирающих клеток являются важным фактором воспалительных реакций, поэтому изучение того, как ткани удаляют этот материал, может дать новые подсказки о том, что происходит, когда процесс уборки даёт сбой.

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, внимание уделено комплексу E-кадгерина. Эта молекулярная система включает E-кадгерин и ещё три белка. Вместе они соединяют эпителиальные клетки, выстилающие такие области, как кожа, кишечник и дыхательные пути, обеспечивая тканям структурную прочность, необходимую для сохранения целостности. В этих тканях каждая клетка соединяется с молекулами E-кадгерина на соседних клетках.

Клеточный клей берётся за уборку

Команда во главе с Вереной Рупрехт изучала эпителиальные ткани в живых эмбрионах цыплят и мышей. Они обнаружили, что та же молекулярная машина собирается точно в том месте, где умирающая клетка соприкасается с тканью.

Исследователи стремились выяснить, прикрепляются ли E-кадгерин и его партнёры к умирающей клетке так же, как они обычно прикрепляют соседние эпителиальные клетки. Чтобы проверить эту возможность, они провели два эксперимента.

Сначала они представили ткани умирающие клетки, лишённые E-кадгерина. Эпителиальная ткань удаляла эти клетки так же эффективно, как и обычные умирающие клетки. Затем команда ввела жировые капли, не содержащие белка, но несущие сигнал, который обычно отображается на поверхности умирающих клеток. Эпителиальные клетки также поглотили эти капли.

«Нас заинтересовало, что эпителиальные клетки переназначают свою молекулярную адгезионную машину — «клей», который обычно удерживает их вместе, для захвата умирающих клеток», — говорит профессор ICREA Верена Рупрехт, старший автор исследования.

Как клетки «кушают», не нарушая барьер

Поглотить нечто примерно размером с другую клетку — непростая механическая задача. Эпителиальные клетки плотно упакованы в барьеры, которые часто должны оставаться герметичными, даже когда отдельные клетки изменяют форму, чтобы удалить обломки.

Живое визуализирование показало, как они справляются с этим. Верхняя и нижняя поверхности одной и той же эпителиальной клетки могут вести себя по-разному. Нижняя поверхность растягивается и изгибается вокруг мёртвой клетки, тогда как противоположная сторона остаётся относительно неизменной.

Та верхняя поверхность, которая может выходить наружу или в открытое пространство, например внутрь полости, продолжает поддерживать тканевый барьер. Измерения, проведённые до, во время и после поглощения, показали, что площадь верхней поверхности меняется очень мало. Напротив, нижняя поверхность подвергается существенной деформации в процессе «поедания».

Рупрехт сравнивает поведение с рядом танцоров, стоящих, сцепив руки. Их верхние части тела остаются неподвижными, в то время как ноги выполняют всё более сложные движения, когда появляется умирающая клетка. «Это тот же танцор с другой хореографией», — говорит она.

Исследователи также изучили механику, которая позволяет клеткам выполнять эту уборку.

Один белок в комплексе E-кадгерина вёл себя похоже на верёвку. Он связывал молекулярную сборку с внутренним скелетом клетки, позволяя передавать силу по поверхности захватываемого материала. Когда клетки лишались этого белка-связующего, или отсутствовала конкретная область, которая прикрепляет его к скелету, они больше не могли проглатывать мёртвые клетки.

Другой компонент действовал скорее как тормоз для контрактильного механизма клетки. Удивительно, но удаление этого тормоза не сделало процесс уборки более эффективным. Вместо этого клетка становилась слишком жёсткой и теряла способность правильно удалять умирающие клетки.

Та же система, по-видимому, действует у млекопитающих

Далее команда изучила, распространяется ли процесс за пределы рыбок-зебра.

В ранних эмбрионах мышей блокирование E-кадгерина приводило к тому, что умирающие клетки оставались не удалёнными. Это соответствовало результатам, наблюдавшимся у рыбок-зебра, и указывает на то, что механизм распространён среди позвоночных.

Новая работа опирается на предыдущее исследование Рупрехт, показавшее, что эмбрионы могут использовать эпителиальные ткани для совместного удаления умирающих клеток. Такое поведение представляет собой форму ранней врождённой иммунной защиты.

Эмбрионы особенно полезны для изучения этих явлений, потому что они прозрачны. Исследователи могут наблюдать живые клетки и ткани непосредственно с уровнем детализации, который в настоящее время недоступен внутри человеческого организма.

Может ли тот же процесс действовать в тканях взрослых?

Остаётся важный неотвеченный вопрос. Учёные ещё не знают, действует ли тот же зависящий от E-кадгерина механизм у взрослых рыбок-зебра или мышей, или в каких-либо типах человеческих тканей.

Есть основания полагать, что это возможно. Уже известно, что эпителиальные ткани у взрослых удаляют умирающие клетки в таких местах, как сетчатка, кишечник, дыхательные пути и молочная железа. E-кадгерин также присутствует по всему эпителию в организме, и его структура сохраняется весьма похожей у разных видов. Эти характеристики делают его сильным кандидатом на более широко используемый механизм уборки.

Медицинская важность связана с тем, что может произойти, когда мёртвые клетки не удаляются эффективно. Умирающие клетки, остающиеся в тканях, в конечном итоге могут разрушиться и выпустить своё содержимое, способствуя хроническому воспалению.

Полученные данные указывают, что успешная уборка зависит не только от получения правильного химического сигнала для поглощения апоптотических обломков. Клетки также должны быть физически способны менять форму, прикладывать силу и оборачивать мёртвый материал, не нарушая себя и окружающую ткань.

«Изучение механизмов, позволяющих эффективно удалять умирающие клетки из тканей, имеет очень большое значение для здравоохранения человека», — заключает Рупрехт.

Работа была выполнена при содействии совместных первых авторов Ханна-Марии Хяккинен, Марты Батет Палау и Лауры Ф. Бьянки под руководством Верены Рупрехт. Финансирование обеспечивали Министерство науки и инноваций Испании, Программа по передовым исследованиям Human Frontier Science Program, программа Европейского Союза Horizon Europe и фонд «la Caixa», при дополнительной поддержке Европейского социального фонда. В исследовании использовались основные лабораторные платформы CRG для передовой световой микроскопии, тканевой инженерии и технологий работы с белками.

Hanna-Maria Häkkinen, Marta Batet, Laura F. Bianchi, Senda Jiménez-Delgado, Fabio Pezzano, Stefan Wieser, Luca Ciampa, Esteban Hoijman, Carina Vibe, Sofie Wijma, Verena Ruprecht. De novo E-cadherin/catenin complex formation controls basal epithelial mechanics and force transmission for apoptotic cell clearance. Nature Communications, 2026; 17 (1) DOI: 10.1038/s41467-026-76710-1