Цитоскелет клетки не только поддерживает её форму, но и передаёт энергию

Дисфункции и деформации цитоскелета клетки, как считается, способствуют ослаблению сердечной мышцы, нейродегенеративным заболеваниям и даже глухоте. Новое биофизическое исследование в Техасском университете в Сан-Антонио (UTSA) показало, что цитоскелет выполняет ещё одну функцию: он способствует передаче энергии и обработке информации внутри нейронов.

Марсело Маручо, доцент кафедры физики и астрономии UTSA, последние 4 года изучает в частности актиновые филаменты и микротрубочки цитоскелета. Его работа направлена на отслеживание того, как передача энергии по этим структурам влияет на клеточную функцию.

Исследование предполагает, что структурные изменения в филаментах (мутации) и изменения в биологических жидкостях нарушают равновесие и конкуренцию между молекулярными механизмами, которые в норме определяют свойства пучкования и передачи сигналов филаментами цитоскелета. Это, в свою очередь, приводит к нарушению сборки и дефектному распространению электрических сигналов по этим филаментам, что ведёт к клеточной патологии.

Известно, что возраст и наследственные факторы способствуют развитию болезней, однако исследование Маручо проливает свет на то, как электрические свойства цитоскелета вносят вклад в деградацию клетки.

«Есть свидетельства, что филаменты проводят электричество, как электрический провод», — сказал Маручо, который сочетает биологию и физику, чтобы понять то, что он называет бионанопроводом — электрическим кабелем клетки. «Филаменты, F-актин и микротрубочки, способны распространять электрические импульсы внутри нейронов. Это свойство обычно не учитывается учёными».

Цитоскелет клетки, или филаменты, отвечают за её форму. Они также организуют клеточные компоненты и влияют на движение и деление клетки. Но Маручо полагает, что филаменты цитоскелета также способны проводить электрическую энергию.

Исследователь из UTSA разработал многоуровневые модели и провёл эксперименты с patch clamp и светорассеянием, чтобы определить, как распространяется электричество и как оно влияет на механические свойства филаментов. Эти предварительные результаты помогут лучше понять нормальные условия, которые позволяют развиваться бионанопроводу клетки.

«Мы также хотим выяснить, как раствор (pH, соли, включая количество и тип) обеспечивает правильное, здоровое формирование структур цитоскелета», — сказал Маручо. «Биологическая жидкость — это необходимая среда для опосредования взаимодействий между филаментами цитоскелета».