محققان موسسه زیست‌شناسی مکانیک (MBI) در دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) رویدادهای مولکولی را که منجر به تنظیم رشد و تکثیر سلولی در پاسخ به سفتی ماتریکس خارج سلولی که آنها را احاطه کرده است، نشان داده‌اند. این مطالعه در مجله علمی PNAS در 14 اکتبر 2016 منتشر شد.
چگونه سفتی ماتریکس بر تکثیر سلولی تأثیر می گذارد
به طور فزاینده ای روشن می شود که سلول ها به خواص مکانیکی میکرومحیط فوری خود واکنش نشان می دهند، که اساسا یک داربست مبتنی بر مولکول به نام ماتریکس خارج سلولی (ECM) است.اکنون تاکید بیشتری بر این است که چگونه ویژگی‌های ECM، مانند سختی، شکل، و انحنای آن، می‌تواند بر رفتارهای سلولی بنیادی تأثیر بگذارد. به ویژه توانایی یک سلول برای رشد، تکثیر، پذیرش عملکردهای تخصصی و حرکت به اطراف.
در بسیاری از موارد، محققان می‌توانند داستانی را ببینند که در آن یک سلول از محیط اطراف خود آگاه می‌شود و به روشی خاص پاسخ می‌دهد. با این حال، در بسیاری از این داستان‌ها، ما فقط می‌توانیم شروع و پایان یک سری رویدادهای بسیار پیچیده را ببینیم. رویدادهای مولکولی میانی که سیگنال‌های مکانیکی را به پاسخ سلولی متصل می‌کنند تا حد زیادی نامشخص باقی می‌مانند.
پرده برداری از داستان مولکولی که وقتی سلول به یک ویژگی ECM پاسخ می دهد - سفتی آن - در مرکز مطالعه ای بود که توسط مدیر MBI، پروفسور مایکل شیتز، و عضو فوق دکتری، دکتر نائوتاکا ناکازاوا انجام شد. در این مورد، آنها به طور خاص علاقه مند بودند که چگونه سفتی ECM بر سنتز پروتئین های مربوط به تکثیر سلولی تأثیر می گذارد.
هنگامی که داستان آنها توسعه یافت، یک شخصیت اصلی ظاهر شد. پروتئینی به نام FHL2 و یک رویداد مولکولی خاص. جابجایی آن از مکان های نزدیک به غشای سلولی به داخل هسته. در غشاء، FHL2 به سلول کمک می کند تا به ECM متصل شود و سیگنال های مکانیکی را دریافت کند، اما زمانی که درون هسته قرار می گیرد به ماشین های مولکولی تخصصی روی DNA متصل می شود و رمزگشایی ژن ها را هدایت می کند.
با استفاده از تکنیک‌های آزمایشگاهی پیشرفته مانند میکروسکوپ نیروی اتمی برای اندازه‌گیری سفتی ECM و تصویربرداری با وضوح فوق‌العاده برای تجسم محل زیر سلولی هر پروتئین، محققان نشان دادند که حرکت FHL2 به درون هسته تنها در صورتی رخ می دهد که سلول قادر به اعمال نیروی کافی به ECM نباشد. به عبارت دیگر، زمانی که سلول‌ها توسط یک ECM نرم احاطه شده بودند، یا زمانی که سلول‌ها قادر به تولید نیروی کافی برای حرکت در برابر ماتریس نبودند، FHL2 به درون هسته حرکت کرد.
در این مرحله از داستان، مشخص شد که انتقال FHL2 به هسته تنها در صورتی می تواند اتفاق بیفتد که ابتدا پروتئین از نظر شیمیایی اصلاح شود.این اصلاح توسط پروتئین دیگری به نام فوکال چسبندگی کیناز (FAK) در پاسخ به تغییرات نیروهای مکانیکی اطراف سلول انجام شد. هنگامی که FHL2 وارد هسته شد، آزاد بود تا نقش خود را در کمک به رمزگشایی DNA انجام دهد، که در این مورد سنتز پروتئین خاصی به نام p21 را فعال می کرد، یک مهارکننده رشد و تکثیر سلولی..
رشد سلولی نامنظم در محیط های نرم با تکثیر سلول های سرطانی و رشد تومور مرتبط است. برای اینکه یک سلول سالم محیط نرم را تشخیص دهد و از عدم رشد نامنظم سلول اطمینان حاصل کند، به پروتئین هایی مانند FHL2 برای واسطه تولید پروتئین هایی مانند p21 نیاز دارد.
در حالی که این داستان با عملکرد محافظتی FHL2 در برابر سرطان ها به پایان می رسد، در موارد دیگر نقش برجسته آن در سیگنال دهی سلولی به یک شمشیر دولبه تبدیل می شود. به عنوان مثال، در سرطان سینه و تخمدان، FHL2 برای مقابله با سیگنال های مکانیکی و ترویج رشد و متاستاز سلول های سرطانی شناخته شده است.
بنابراین ضروری است که تحقیقات برای تشریح مسیرهای مولکولی مربوط به این پروتئین ادامه یابد.با توجه به داستان چگونگی سرکوب رشد سلول‌های سالم در محیط‌های نرم توسط FHL2، امید است که محققان بتوانند علت رفتار متفاوت آن در سلول‌های سرطانی و اینکه آیا هدف قرار دادن این رویدادهای مولکولی می‌تواند برای بیماران سرطانی مفید باشد، بررسی کنند.
