При неблагоприятных условиях цитоплазма может затвердевать и защищать клетку от гибели

В норме клетки высокоактивны: в их жидком внутреннем содержимом (цитоплазме) одновременно протекают метаболические процессы, белки и частицы хаотично движутся. Однако если клетки не получают достаточно питательных веществ, их уровень энергии падает. Это приводит к заметному снижению pH цитоплазмы – клетки закисляются. В ответ клетки переходят в режим ожидания, что позволяет им выжить. Исследователи из Дрездена (Германия) обнаружили, что цитоплазма таких клеток меняет свою консистенцию с жидкой на твёрдую, защищая чувствительные внутренние структуры.

При неблагоприятных условиях, например, при недостатке питательных веществ, клетки могут входить в состояние покоя (дремоты). В этом состоянии они резко снижают метаболизм, прекращают рост и деление. Такие клетки могут быть почти неотличимы от мёртвых, но способны вернуться к жизни, когда условия улучшатся.

Группа под руководством Симона Альберти изучала, как клетки включают и выключают этот режим, наблюдая за дрожжевыми клетками в условиях голодания. Они обнаружили, что цитоплазма теряет динамику: движение органелл и частиц замедляется, многие белки образуют крупные, видимые в микроскоп структуры. Казалось, что консистенция цитоплазмы меняется.

Более детальный анализ с помощью высокочувствительных биофизических методов подтвердил: материальное состояние цитоплазмы меняется с жидкого на твёрдое – клетка впадает в своеобразный «трупный окоченение» (rigor mortis). Ключевую роль в этом процессе играет pH цитоплазмы, который значительно снижается в условиях голодания.

Важно, что «спящие» клетки, в отличие от мёртвых, могут обратить этот процесс вспять. При добавлении питательных веществ pH снова повышается, цитоплазма возвращается в жидкое состояние, и клетки возобновляют рост и деление.

Исследования показывают, что состояние цитоплазмы критически важно для переключения режима ожидания. «Клетки, по-видимому, имеют контрольный механизм, который они используют для регуляции своих материальных свойств в ответ на определённые сигналы среды, обеспечивая тем самым своё выживание». Таким образом, можно обмануть смерть, контролируемо отключив все процессы жизни. Станет ли этот трюк доступен человеческим клеткам, покажут следующие несколько лет.