Диффузионная ловушка: «Липкие» участки клеточной мембраны удерживают главный регулятор клеточной полярности
Исследовательская группа Ронг Ли из Института медицинских исследований Стоуэрс обнаружила новые детали в механизме развития клеточной полярности — процесса, при котором одна сторона клетки становится отличной от другой. Полярность критически важна для функционирования большинства клеток.
- Ключевой регулятор — белок Cdc42. В неполяризованной клетке его молекулы случайно распределены по мембране. При активации он стимулирует образование актинового цитоскелета, который направляет новые молекулы Cdc42 из цитоплазмы к уже существующим на мембране, формируя полярную шапочку (polar cap) — место будущего почкования у дрожжей.
В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, с помощью передовой микроскопии и сложного математического моделирования было установлено:
- «Липкие» участки мембраны: Области, где накапливается Cdc42, становятся «липкими», замедляя нормальную скорость диффузии белка и удерживая его в одном месте.
- Роль везикул: Cdc42 доставляется к мембране не в свободной форме, а в составе мембран везикул (маленьких пузырьков) в процессе экзоцитоза.
- Локализация эндоцитоза: Процесс эндоцитоза, который теоретически мог бы удалять Cdc42 из полярной шапочки, происходит в соседних, но не перекрывающихся с ней областях.
Значение открытия:
- Включение в математическую модель «ловушки диффузии» («sticky spots») и направленного эндоцитоза позволило точно воспроизвести стабильное поддержание полярности.
- Поскольку скорость диффузии в клетках растений и млекопитающих выше, чем в дрожжах, роль таких «липких» участков в них может быть ещё важнее.
- Работа демонстрирует силу сочетания передовой микроскопии (позволяющей отслеживать движение отдельных молекул в живой клетке) и математического моделирования.