inwadopodia
Invadopodia to bogate w aktynę wypukłości błony plazmatycznej , które są związane z degradacją macierzy pozakomórkowej w inwazyjności raka i przerzutach. Bardzo podobne do podosomów , invadopodia znajdują się w inwazyjnych komórkach rakowych i są ważne ze względu na ich zdolność do inwazji przez macierz zewnątrzkomórkową, zwłaszcza w przypadku wynaczynienia komórek nowotworowych . Invadopodia są zwykle wizualizowane przez dziury, które tworzą w ECM ( fibronektyna , kolagen) . itp.), w połączeniu z immunohistochemią dla białek lokalizujących invadopodia, takich jak kortaktyna, aktyna, Tks5 itp. Invadopodia można również stosować jako marker do ilościowego określania inwazyjności linii komórek nowotworowych in vitro przy użyciu testu hydrożelu z kwasem hialuronowym .
Historia i kontrowersje
We wczesnych latach 80. badacze zauważyli wypukłości pochodzące z błony brzusznej komórek, które zostały przekształcone przez wirusa mięsaka Rousa i że znajdowały się one w miejscach połączenia komórki z macierzą zewnątrzkomórkową . (ECM) przyczepność. Nazwali te struktury podosomami lub stopami komórkowymi, ale później zauważono, że w tych miejscach zachodziła degradacja ECM i ukuto nazwę invadopodia, aby podkreślić inwazyjny charakter tych wypukłości. Od tego czasu naukowcy często używali tych dwóch nazw zamiennie, ale ogólnie przyjmuje się, że podosomy to struktury biorące udział w normalnych procesach biologicznych (np. . Jednak wokół tej nomenklatury pozostają kontrowersje, a niektórzy naukowcy argumentują, że te dwie rzeczy są na tyle różne, że można je uznać za odrębne struktury, podczas gdy inni twierdzą, że invadopodia to po prostu rozregulowane podosomy, a komórki nowotworowe po prostu nie „wynajdują” nowych mechanizmów. Z powodu tego zamieszania i dużego podobieństwa między tymi dwiema strukturami, wielu zaczęło grupować je pod zbiorczym terminem inwadosomy.
Struktura i formacja
Invadopodia mają rdzeń aktynowy, który jest otoczony strukturą pierścieniową wzbogaconą w białka wiążące aktynę, cząsteczki adhezyjne, integryny i białka rusztowania. Invadopodia są na ogół dłuższe niż podosomy, o szerokości 0,5-2,0 um i długości większej niż 2 um, i trwają znacznie dłużej niż podosomy. Invadopodia również wnikają głęboko w ECM, podczas gdy podosomy na ogół rozciągają się w górę do cytoplazmy i nie powodują tak dużej degradacji ECM.
Tworzenie inwadopodiów jest złożonym procesem, który obejmuje wiele szlaków sygnałowych i można go opisać jako składający się z trzech etapów: inicjacji, stabilizacji i dojrzewania. Inicjacja inwadopodiów obejmuje tworzenie pąków w błonie komórkowej i jest inicjowana przez czynniki wzrostu, takie jak naskórkowy czynnik wzrostu (EGF), transformujący czynnik wzrostu beta (TGFB) lub płytkopochodny czynnik wzrostu (PDGF), które działają poprzez kinazę fosfoinozytydową 3 (PI3K) do aktywacji kinaz z rodziny Src . Kinazy te odgrywają kluczową rolę w tworzeniu inwadopodiów, a po aktywacji fosforylują wiele białek zaangażowanych w tworzenie inwadopodiów, w tym Tks5, synaptjanin-2 i kinazę z rodziny Abl Arg4. Fosforylacja tych białek prowadzi do rekrutacji białka zespołu neuronalnego Wiskotta-Aldricha (N-Wasp) do inwadopodiów, co wymaga Arp2/3, aby aktywować polimeryzację aktyny, a tym samym wydłużenie inwadopodiów. Kluczowym etapem podczas tworzenia inwadopodiów jest stabilizacja inwadopodiów, która obejmuje interakcję domeny PX Tks5 (białka rusztowania) z fosfolipidem PI(3,4)P 2 zakotwiczyć rdzeń invadopodia w błonie plazmatycznej. Dojrzewanie inwadopodiów wymaga przedłużonej polimeryzacji aktyny, a na tym etapie bierze udział kilka regulatorów polimeryzacji aktyny, w tym kofilina, fascyna, kinaza Arg i mDia2. Invadopodia uważa się za dojrzałe, gdy metaloproteazy macierzy (MMP), w szczególności MMP2, 9 i 14, są rekrutowane do invadopodium w celu uwolnienia do macierzy zewnątrzkomórkowej.
Rola w przerzutach raka
Przerzuty są główną przyczyną śmiertelności u pacjentów z rakiem; opiera się na zdolności komórek nowotworowych do degradacji otaczającej macierzy pozakomórkowej i inwazji na inne tkanki. Mechanizmy tego procesu wciąż nie są do końca poznane, a ze względu na inwazyjne właściwości inwadopodiów zostały zbadane w tym kontekście. Rzeczywiście, invadopodia są zaangażowane w wiele nowotworów i komórek rakowych. Zwiększona inwazyjność komórek nowotworowych koreluje z obecnością inwadopodiów, a komórki nowotworowe zaobserwowano, że podczas wynaczynienia wprowadzają je do śródbłonka naczyń krwionośnych , ważny krok w przerzutach. Wykazano również, że Invadopodia koreluje z gorszym rokowaniem u pacjentów z rakiem piersi.
Tks5, białko specyficzne dla inwadopodiów, jest zaangażowane w inwazyjność raka. Podwyższone poziomy tks5 wykryto w raku prostaty, a nadekspresja Tks5 była wystarczająca do wywołania tworzenia invadopodiów i degradacji macierzy pozakomórkowej w sposób zależny od Src. Wykazano, że zwiększona ekspresja Tks5 koreluje ze złymi rokowaniami pacjentów w przypadku glejaków . W mysim modelu gruczolakoraka płuc wykazano, że guzy inwazyjne mają zwiększoną ekspresję długiej izoformy tks5, podczas gdy nowotwory bez przerzutów miały krótką izoformę. Wykazano również, że nadekspresja długiej izoformy tks5 była wystarczająca do spowodowania inwazyjności guzów bez przerzutów.
Znaczenie terapeutyczne
Ze względu na inwazyjny charakter invadopodiów w komórkach nowotworowych badania skupiły się na celowaniu w invadopodia jako potencjalny cel terapeutyczny do hamowania przerzutów. Hamowanie powstawania inwadopodiów poprzez celowanie w kinazę Src za pomocą sarakatanibu w systemie modelowym kurcząt wykazało zmniejszoną częstość występowania inwadopodiów i zmniejszenie wynaczynienia raka. U myszy bezpośrednie hamowanie powstawania invadopodiów poprzez RNAi przeciwko tks4 lub tks5 znacznie zmniejszało wynaczynienie raka. Badania przesiewowe pod kątem aktywatorów leków i inhibitorów inwadopodiów wykazały, że Cdc5 może być celem hamowania powstawania inwadopodiów, a także, paradoksalnie, paklitaksel , lek powszechnie stosowany w leczeniu raka, indukuje powstawanie inwadopodiów. Wyniki te wskazują na potencjał inwadopodiów jako celu terapeutycznego, a badania w tej dziedzinie są kontynuowane.