(Phys.org) - Bevis ökar för att utvecklingen och spridningen av cancer, länge tillskrivet genuttryck och kemisk signalering gått snett, innebär också en biomekanisk komponent. Forskare vid Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) har lagt till denna bevisning genom att visa att den maligna aktiviteten hos ett kritiskt cellulärt proteinsystem kan uppstå från vad som i huvudsak är proteintrafikstockningar.

Med hjälp av ett unikt konstgjort membran genomsyrat av en hinderbana av guldnanodoter, en forskargrupp ledd av kemisten Jay Groves studerade transporten av proteinsignaleringskomplexet EphA2/ephrin-A1 över ytorna på 10 olika bröstepitelcancercellinjer som uppvisar ett brett spektrum av sjukdomskarakteristika. Forskarna fann att transport av detta receptor-ligandkomplex var normalt i friskare cellinjer men fastnade i sjuka cellinjer, med den värsta störningen i de celler som var mest sjuka.

"Det är något med hur starkt EphA2 -proteinerna samlas på cellytan som är relaterat till och till och med kan bidra till maligna beteenden hos cancerceller, "Groves säger." Den differentiella störningen av EphA2 -transport mellan de olika bröstcancercellinjerna och dess korrelation med sjukdomsegenskaper tyder på att EphA2 -gruppering i sig kan bidra till patologiska effekter. "

Groves har gemensamma möten med Berkeley Labs Physical Biosciences Division och UC Berkeleys kemiavdelning, och är också en Howard Hughes Medical Institute (HHMI) utredare. Han är motsvarande författare till ett papper som beskriver denna forskning i tidskriften Nano bokstäver med titeln "Nanoskala hinder arrays Frustrera transport av EphA2/ephrin-A1-kluster i cancercellinjer." Medförfattare till detta dokument var Theobald Lohmuller och Qian Xu.

EphA2 tillhör en familj av enzymer som är nyckelregulatorer för cellulära processer. Ephrin-A1 är ett signalprotein som binder till EphA2. Komplex av EphA2/ephrin-A1 kommer att samlas i kluster som sedan transporteras över cellytan. Överuttrycket av EphA2 har kopplats till ett antal mänskliga cancerformer, men är särskilt framträdande vid bröstcancer.

"Cirka 40 procent av alla bröstcancerpatienter visar ett överuttryck av EphA2 som är korrelerat med tumörmetastaser, följaktligen, mycket arbete har riktats mot utvecklingen av terapier som riktar sig mot EphA2, "Säger Groves." Men exakt vad som går fel med EphA2 som bidrar till patologiskt cellbeteende är fortfarande oklart eftersom EphA2 vanligtvis inte muteras i cancerceller. "

Groves är en ledande myndighet inom det nya området för mekanobiologi, som försöker förstå hur celler känner och reagerar på mekaniska krafter. För att undersöka en möjlig mekanisk faktor i EphA2:s koppling till bröstcancer, Groves använde en teknik som hans grupp utvecklade där konstgjorda membran som består av ett flytande tvåskikt av lipidmolekyler är inbäddade med fixerade matriser av guldnanodoter. Detta gör det möjligt för forskare att kontrollera avståndet eller transporten av proteiner och andra cellulära molekyler placerade på membranen.

För denna studie, Groves och hans kollegor använde matriser av guldnanodoter för att presentera definierade hinder för rörelse och montering av EphA2/ephrin-A1-kluster. Efrin-A1-liganderna kan binda till membranet, vilket gjorde att klustren kunde vara mobila, eller till nanodotterna, som immobiliserade klustren, eller till båda. Forskarna arbetade med linjer av bröstcancerceller som har liknande nivåer av EphA2-uttryck och inkluderade MDA-MB-231, en mycket invasiv och tumorigenisk linje, och MCF10A, en relativt godartad och icke-tumörisk linje.

"När vi ser celler som har samma nivåer av EphA2 men MDA-MB-231 har fastnat medan MCF10A inte är det, då kan vi säga att det är något utöver antalet EphA2 som spelar roll, något om hur EphA2 är ansluten till resten av cellen som är felaktigt relaterad, "Groves säger." Våra observationer tyder på att cytoskeletet är boven och att läkemedel som modulerar cytoskeletet också kan terapeutiskt modulera EphA2 -gruppering, och därmed minska det patologiska beteendet. "