I ricercatori del Mechanobiology Institute (MBI) della National University of Singapore (NUS) hanno identificato un ruolo dei recettori tirosin chinasi nella regolazione del meccanismo meccanosensoriale cellulare, che ha rilevanza per comprendere le basi della crescita cancerosa e delle anomalie dello sviluppo. L'opera è stata pubblicata in Nano lettere nell'agosto 2016.

Controllo delle macchine meccanosensoriali

Le cellule vivono in diversi microambienti all'interno del corpo umano. Ciascuno di questi microambienti varia nella sua rigidità, da morbido (come il sangue) a duro (come l'osso). Le cellule hanno la capacità di percepire e reagire a diverse rigidità. Affinché un tessuto si sviluppi correttamente, le cellule al suo interno devono rispondere correttamente a vari stimoli, comprese le informazioni dal loro ambiente fisico.

Per misurare la rigidità, o rigidità, del loro ambiente, le cellule utilizzano macchine "meccanosensoriali" su nanoscala. Queste macchine funzionano come le dita umane. Quando "pizzicano" sulla matrice (varie proteine ​​e zuccheri che circondano le cellule), determinano se l'ambiente circostante è morbido, rigido, o anche solido. Queste informazioni diranno quindi alla cella se muoversi, o restare e crescere. Per garantire che una cellula risponda correttamente alle informazioni che rileva, queste nanomacchine devono essere mantenute sotto un preciso controllo da molti interruttori normativi 'accesi o spenti'.

Quando i segnali "on o off" sono generati in modo errato, il macchinario cellulare funzionerà in modo inappropriato, e questo può portare all'insorgenza di varie malattie. Il cancro in particolare è associato a una perdita di regolazione, e il cattivo controllo dei meccanosensoriali, motilità, e programmi di crescita. Il risultato finale qui è che le cellule ignorano la rigidità del loro microambiente, liberarsi dal tessuto circostante, invadere il flusso sanguigno, stabilirsi in regioni del corpo altrimenti estranee, e iniziano a crescere in modo incontrollabile.

Una classe di proteine ​​che è fondamentale per rilevare i segnali e attivare un segnale 'on o off' per altre proteine ​​sono i recettori tirosina chinasi (RTK). È noto che mutazioni o alterazioni degli RTK causano malformazioni tissutali durante lo sviluppo e spesso funzionano in modo irregolare nel cancro. Infatti, diverse terapie antitumorali di successo prendono di mira specifici RTK.

Ora, I ricercatori MBI hanno scoperto che gli RTK regolano anche la capacità delle cellule di testare la rigidità o la rigidità dell'ambiente circostante, controllando l'attività dei macchinari meccanosensoriali situati alla periferia della cellula.

Guidato dal direttore dell'MBI, il professor Michael Sheetz, il team di ricerca ha osservato cellule su pilastri microfabbricati utilizzando la microscopia a fluorescenza e ha identificato la formazione di piccole unità contrattili, che assomigliavano ai sarcomeri (le unità contrattili del muscolo), formando sul bordo anteriore della cella. Ogni unità simile a un sarcomero ha collegato due siti di attacco alla matrice e ha tirato su di essi simultaneamente, facendoli deviare verso l'interno l'uno verso l'altro. Quando si lavora correttamente, queste unità di pizzicamento dicono alla cellula quanto sono rigidi gli attacchi della matrice.

Conoscendo l'importanza degli RTK nella regolazione dei programmi di crescita cellulare e tissutale, il team ha interrotto o rimosso vari RTK da queste cellule, e di nuovo osservarono come usavano le unità contrattili simili a sarcomeri per pizzicare la matrice sotto di loro. Confermando i loro sospetti, quando un RTK, noto come AXL è stato interrotto, le cellule pizzicate con maggiore forza. Però, quando un RTK separato, noto come ROR2 è stato interrotto, l'attività di pizzicamento è rimasta la stessa forza, ma ha avuto luogo per un periodo di tempo più lungo. Queste alterazioni nelle macchine pizzicatrici le facevano rispondere alle matrici morbide come se fossero rigide, che ha incoraggiato le cellule a crescere in ambienti morbidi, quando normalmente non lo farebbero.

È noto che le cellule cancerose possono ignorare la rigidità dell'ambiente circostante e avviare la motilità cellulare o percorsi di crescita a prescindere. Per di più, interazioni alterate tra AXL e componenti del macchinario meccanosensoriale erano state precedentemente attribuite al passaggio dalla normale crescita cellulare all'instaurazione di tumori maligni; tuttavia la base di questa relazione è rimasta poco chiara. Ora si ritiene che in alcuni tumori, la capacità delle cellule di diffondersi nel corpo, e stabilire nuovi risultati di tumori dal funzionamento irregolare del macchinario meccanosensoriale a causa della segnalazione anormale di RTK. Questa ricerca rinnova l'idea che prendere di mira specifici RTK sia vantaggioso nella lotta contro il cancro e si spera che con ulteriori ricerche, gli scienziati identificheranno nuovi modi per riprendere il controllo delle macchine meccanosensoriali nelle cellule cancerose per ripristinare i normali modelli di crescita.