Межклеточные белковые соединения становятся непропорционально сильными, если в них участвует много белковых молекул.

Наши ткани и органы состоят из клеток. И если речь идёт о коже, или о печени, или о мозге, то очевидно, что их клетки соединены друг с другом довольно прочно, иначе печень, кожа и т. д. просто расползались бы и рассыпались на части. Клетки держатся вместе с помощью белков, которыми усыпана клеточная мембрана. Одни из наиболее важных таких белков – это кадгерины.

Белки кадгерины плавают в липидной клеточной мембране, образуя мощные «группы связывания». (Иллюстрация: vinkfan / Depositphotos) 

Они не просто механически удерживают клетки друг рядом с другом, они также помогают передавать сигналы, помогают клеткам сотрудничать, помогают тканям расти и развиваться. Кадгерины одной и той же клетки могут взаимодействовать между собой, влияя на то, как клетка себя чувствует и чем она занята.

При этом кадгерины долгое время ставили исследователей в тупик, потому что связь одного кадгерина с другим довольно слаба. И даже если представить себе много связанных кадгеринов, то их общая сила взаимодействия всё равно недостаточна, чтобы держать клетки вместе. Сотрудникам Университета Колорадо в Боулдере удалось разгадать эту загадку с помощью методов, позволяющих наблюдать за отдельными молекулами.

Одним из таких методов был флуоресцентный резонансный (или фёрстеровский) перенос энергии, который позволяет оценить энергию, перешедшую от одной молекулы к другой; естественно, перенос энергии здесь зависит от расстояния между молекулами, их взаимной ориентации и ряда других факторов. Чтобы анализировать данные, которые при этом получаются, нужны специальные алгоритмы – особенно, если мы потом хотим перейти от взаимодействия двух молекул к взаимодействию множества молекул.

Как и многие другие белки, кадгерины не стоят на одном и том же месте – они плавают в клеточной мембране, образуя на ней разные узоры и собираясь группами. В стать в PNAS исследователи пишут, что кадгерины действуют подобно застёжке-«липучке». Когда много кадгеринов собираются вместе, взаимодействие между ними становится сильнее – как между теми, кто сидит на одной клетке, так и между теми, кто сидит на разных клетках. Отдельные межмолекулярные слипания не просто складываются вместе – их общая сила получается в 30 раз больше обычной суммы отдельных взаимодействий.

Поняв, как работают кадгерины и подобные им белки-скрепки, мы сможем создать новые противоопухолевые препараты: воздействуя на межклеточные связи, можно запретить опухоли метастазировать, или же замедлить её рост, не давая прорасти в неё кровеносным сосудам, без которых раковые клетки начнут голодать.