根据西班牙国家癌症研究中心最近在PNAS上发表的一项研究，细胞骨架中的构象变化促进了粘着斑激酶(FAK)的构象变化，这是一种负责细胞迁移的蛋白质。
细胞骨架是一种结构，不仅可以帮助细胞保持其形状和内部组织，还可以使它们执行移动和迁移等功能，也就是说，细胞远离它们最初所在位置的运动。迁移是癌细胞从它们最初形成的地方扩散到另一个器官或组织(转移)的重要组成部分。
到目前为止，这种关联尚未完全了解：细胞骨架产生的机械力如何转化为控制细胞迁移的生化信号?在西班牙国家癌症研究中心(CNIO)工作期间，Daniel Lietha(现已迁至生物研究中心，CIB-CSIC)领导了一项回答这一问题的国际研究。
他与Hermann Gaub(德国慕尼黑Ludwig Maximilians大学)和FraukeGräter(德国海德堡理论研究所)领导的团队共同合作。这项发表在美国国家科学院院刊(PNAS)上的研究发现，蛋白质FAK是对细胞骨架产生的力作出反应的关键分子之一，激活了调节细胞粘附和迁移的生化信号。这些发现有助于拓宽肿瘤侵袭和转移的认识。
细胞骨架中存在粘着斑激酶或FAK，并且细胞锚定于其外部环境的组分。“这是一种信号分子，它是由细胞骨架中肌动蛋白丝收缩产生的力激活的结构中的关键，”该研究的共同作者Lietha解释道。“到目前为止，尚不清楚FAK是否可以作为细胞运动所需力量的传感器。基于FAK是这样一个传感器的假设，我们进行了我们的研究，“他补充道。
激活细胞运动的力量
参与该研究的研究人员使用原子力谱来模拟细胞骨架中肌动蛋白丝收缩所产生的力。他们发现FAK的变化是对这些力量的回应。其中一个变化与FAK在激活细胞迁移中涉及的生化信号时所采用的形状有关。
原子力光谱是一种技术，可以研究受力的各种样品从完整细胞到单个分子的行为。“实际上，我们使用了Hermann Gaub团队在LMU开创的这项技术的特定配置，其灵敏度和精确度可以提供高精度的单分子测量”，Lietha说。由于这项技术，研究人员已经获得了有关FAK的详细机械信息，这些信息与Lietha先前描述的原子结构知识一起，可以用力如何引起结构变化来激活FAK来解释。HITS的分子生物力学小组已经在高性能计算机上模拟了这一过程，以获得这些事件的完全动态视图。“我们成功地揭示了FAK激活的关键步骤，”组长FraukeGräter说。“我们可以证明这种信号蛋白不仅可以通过力激活，而且可以在进一步伸展时保持活跃状态。”
细胞的机械环境会影响其行为。粘着斑激酶作为细胞外和细胞内框架变化的传感器。“在单分子原子力显微镜实验和转向分子动力学模拟中，我们可以显示FAK的自身抑制复合物的力介导的开放，并因此激活激酶，”Magnus Bauer描述，第一作者出生于LMU的Hermann Gaub小组的研究生和研究生，这是慕尼黑的实验方法。在细胞中，FAK的机械激活在细胞骨架和细胞外基质之间的应激时被触发。“凭借FAK，我们发现第一种非肌肉酶被机械力直接激活，”鲍尔强调说。“将我们的数据传输到蜂窝系统，
这些是深入研究肿瘤侵袭和转移的关键发现。“在肿瘤中，基质的僵硬导致通过FAK激活信号通路的力增加，从而强烈促进肿瘤侵袭和转移，”Lietha说。基质是围绕肿瘤中的癌细胞并影响其进展的组织。了解基质硬化及其对粘附信号激活的影响与肿瘤侵袭有关，可为开发针对该机制的治疗提供基础。
现在已经发现细胞骨架产生的力促使FAK的构象变化，需要进一步的研究来直接测量响应机械力的生化信号。
该研究由西班牙科学，创新和大学，欧洲区域发展基金，大众汽车基金会，全球癌症研究，德意志研究基金会，克劳斯基奇拉基金会，巴登 - 符腾堡州(德国)和欧洲研究理事会。
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