КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-74-10041

НазваниеИзучение механочувствительных сигнальных путей, ассоциированных с разными компонентами цитоскелета, с использованием регулируемой магнитным полем перестройки цитоскелета

Руководитель Зубарев Илья Владимирович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" , г Москва

Конкурс №71 - Конкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-205 - Клеточная биология, цитология, гистология

Ключевые слова Цитоскелет, перестройка цитоскелета, магнитные наночастицы

Код ГРНТИ34.19.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Высокодинамичный характер регуляции цитоскелета позволяет клеткам реагировать на внешние сигналы, менять форму и мигрировать. Механическая среда и активные физические стимулы являются ключевыми регуляторами транскрипции и экспрессии генов в различных физиологических контекстах. Изучение механической регуляции транскрипции — важный шаг к полному пониманию того, как клетки реагируют на физические сигналы. Внешние механические стимулы могут определять физиологическое состояние клетки, направление дифференцировки и перестройку цитоскелета. Наше понимание того, как клетка реагирует на механические деформации, основано на сжатии-растяжении целой клетки. В результате общей деформации клетки происходит активация механочувствительных сигнальных путей (таких как HIPPO Pathway/YAP1, WNT/b-Catenin, SRF/actin pathway). В то же время, нет понимания того, как отдельные компоненты цитоскелета (актиновые филаменты, промежуточные филаменты, микротрубочки) могут участвовать в процессе механочувствительности. На сегодняшний день нет прямых методов контролируемой механической перестройки цитоскелета для определения их роли в физиологии клетки. Используя магнитоконтролируемые наночастицы, можно перестраивать заданным образом цитоскелет и определить, как пространственная перестройка определённых компонентов цитоскелета отражается на состоянии клеток и активации внутриклеточных сигнальных путей. Возможность контролировать ориентацию цитоскелета позволит изменять фенотип и физиологию клеток и может способствовать изучению клеточного поведения. Для специфического связывания с компонентами цитоскелета в проекте планируется использовать магнитные железоуглеродные наночастицы, конъюгированные с антителами к белкам цитоскелета. Во избежание разрушения антител в лизосомах, планируется использовать методику доставки наночастиц в клетку с помощью магнитного поля, используемую, например, в методиках магнитофекции. Такие магнитные наночастицы с антителами, находясь в цитоплазме, смогут связывать целевые белки цитоскелета и под действием магнитного поля перестраивать цитоскелет. Имеющиеся подходы к изучению цитоскелета и связанных с ним сигналинга и регуляции его динамики преимущественно строятся на косвенных методах. Имеется достаточно много работ, рассматривающих возможность биохимической перестройки цитоскелета. Так, для изменения динамики микротрубочек широко применяются такие деполимеризующие агенты, как нокодазол, колхицин, винбластин, для стабилизации микротрубочек используется таксол [1]. Эксперименты по изменению организации актиновых филаментов осуществляется при помощи таких токсинов, как фаллоидин и латрункулин А [2]. В то же время, отсутствуют работы, в которых авторы пытались бы механически перестроить цитоскелет клетки или отдельные его компоненты и оценить роль этой перестройки в изменении внутриклеточного сигналинга. Представляется очень интересным и важным разработать метод для магнитоконтролируемой перестройки цитоскелета и определить вклад различных компонентов цитоскелета клетки в активации механочувствительных сигнальных путей. В ходе перестройки различных компонентов цитоскелета возможна активация разных участников механочувствительного сигналинга. Таким образом, проект откроет возможность манипулировать цитоскелетом клеток с помощью магнитного поля, а использование постоянных магнитов открывает возможность для дистанционного управления наночастицами in vivo. Эти знания улучшат понимание того, как клетка реагирует на перестройку цитоскелета изнутри и насколько эта реакция зависит от того, какой компонент цитоскелета деформируется и перестраивается. Понимание вклада отдельных компонентов цитоскелета может пролить свет на механизмы патогенеза ряда заболеваний, в которых одной из причин развития являются механические стимулы (например, фиброз или онкология). Дальнейшей перспективой предлагаемого проекта может служить создание клеток и организмов, способных производить и накапливать в цитоплазме магнитные наночастицы, связанные с определёнными белками цитоплазмы по типу магнетосом, найденых у бактерий. Эти клетки и организмы могут приобрести магниточувствительность и реагировать на присутствие внешнего магнитного поля. Такая магниточувствительность может быть опосредована активацией ионных каналов, перестройкой цитоскелета и запуском различных внутриклеточных сигнальных путей. Подобный подход позволил бы неинвазивно влиять на физиологию клеток и целых организмов. Литература: Marie Catherine Laisne, Sophie Michallet, and Laurence Lafanech`ere, Characterization of microtubule destabilizing drugs: A quantitative cell-based assay that bridges the gap between tubulin-based- and cytotoxicity assays, Cancers 13 (2021), no. 20 Fujiwara, I., Zweifel, M. E., Courtemanche, N. & Pollard, T. D. Latrunculin A Accelerates Actin Filament Depolymerization in Addition to Sequestering Actin Monomers. Curr. Biol. 28, 3183-3192.e2 (2018).

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---