Фокальные контакты

Фокальные контакты выявляются только в тех участках клеточной мембраны, которые приближаются к внеклеточному матриксу на расстояние менее 15 нм[2]. Фокальный контакт имеет овальную форму и достигает 2—10 мкм в длину и 0,25—0,5 мкм в ширину. Фокальные контакты представляют собой динамичные многобелковые комплексы: в каждый момент времени какие-то белковые молекулы покидают фокальные контакты, а какие-то, напротив, к ним присоединяются. В фокальных контактах можно обнаружить до 100 различных белков, что указывает на разнообразные функции этих структур[3]. Одним из важнейших белков фокальных контактов является белок винкулин. Интегрины, составляющие структурную основу фокальных контактов, представляют собой трансмембранные белки, взаимодействующие с внеклеточным матриксом вне клетки и актиновым цитоскелетом внутри клетки. Для активации интегринов и их связывания с внеклеточным матриксом необходим белок талин. В ходе дальнейших исследований были идентифицированы многие другие белки фокальных контактов; кроме того, удалось выделить отдельные слои фокальных контактов. Так, вблизи обращённой внутрь клетки стороны мембраны локализуется киназа фокальных контактов и паксиллин (сигнальный слой). Ближе к центру клетки залегает слой механотрансдукции, состоящий из белков винкулина и талина. Дальше всех от мембраны находится актин-регулирующий слой, включающий белки зиксин, VASP, α-актинин и актиновые филаменты. Талин пронизывает перечисленные слои насквозь: его N-конец находится у мембраны рядом с интегринами и взаимодействует с ними, а C-конец продолжается в актин-регулирующий слой и взаимодействует с актиновыми филаментами[1].

Хотя важнейшей функцией фокальных контактов является связывание клеток с внеклеточным матриксом, они играют важную роль во многих сигнальных путях, во многом благодаря наличию в них киназы фокальных контактов (англ. focal adhesion kinase, FAK). Было также показано, что кластеризация интегринов в фокальных контактов и их взаимодействие с внеклеточным матриксом запускает фосфорилирование остатков тирозина во многих белках фокальных контактов. Кроме FAK, в фокальных контактах были обнаружены протеинкиназы семейства Src. Благодаря участию в передаче сигнала фокальные контакты влияют на рост, выживание и миграцию клеток. Некоторые сигнальные белки регулируют сборку и разборку самих фокальных контактов. Например, RhoA активирует миозин, который запускает сборку фокальных контактов и стресс-фибрилл. Подавление механических сил, связанных с миозином, приводит к медленной разборке фокальных контактов[4]. Кроме того, важную роль в сборке новых фокальных контактов играет ретроградный транспорт мономеров актина[5].

Фокальные контакты участвуют в передаче сигналов механического стресса. Механическое напряжение клеточной мембраны, передающееся на интегрины, приводит к активации RhoA, который запускает сборку новых фокальных контактов, которые увеличивают прочность мембраны. Таким образом, здесь имеет место петля положительной обратной связи. Изменение прочности клеточной мембраны усиливает связи между взаимодействующими белками, а также приводит к открытию на многих белках ранее скрытых сайтов взаимодействия. Например, RhoA запускает сборку фибронектиновой сети за счёт высвобождения в нём сайта связывания с другими молекулами фибронектина. Под действием RhoA талин открывает многие сайты связывания с винкулином, и взаимодействие между этими белками способствует образованию новых фокальных контактов[1]. Важную роль в механотрансдукции, опосредованной фокальными контактами, играет актиновый цитоскелет. Продемонстрировано, что снижение сократимости актомиозиновых тяжей, располагающихся вблизи мембраны, с помощью вещества блеббистатина, приводит к снижению натяжения молекулы талина и размеров фокальных контактов[6].