Как хиральность переходит с молекулярного уровня на клеточный

Исследователи из RIKEN обнаружили, как правосторонние молекулы в наших клетках могут приводить к возникновению клеток, несимметричных относительно их центральных осей. Это открытие — ключевой шаг к пониманию, почему большинство наших органов не обладает лево-правой симметрией.

Разница между левой и правой сторонами наших органов может происходить от «рукости», или хиральности, клеток, которая, в свою очередь, возникает из хиральности молекул в клетках. Однако связь между хиральностью молекул и хиральностью клеток в значительной степени неизвестна.

Исследование истоков клеточной хиральности

Команда под руководством Тацуо Сибаты из RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research заинтересовалась этим вопросом, изучая генитальные диски мух, которые всегда вращаются по часовой стрелке. Они хотели проследить это явление до его источника на молекулярном уровне.

Изучая хиральное поведение отдельных клеток, Сибата и коллеги обнаружили, что каркас клетки, или цитоскелет, порождает её хиральность. Результаты опубликованы в журнале eLife.

Когда одиночные клетки помещали на подложку, их ядра и окружающая цитоплазма вращались по часовой стрелке при виде сверху. Это вращательное движение обусловлено концентрической структурой актомиозиновых филаментов, составляющих цитоскелет.

Моделирование и значение для развития органов

Это открытие подразумевает, что ядро клетки может вращаться даже при отсутствии хиральной ориентации цитоскелета на клеточном уровне.

Чтобы подтвердить, что этот механизм вызывает вращение, команда создала 3D-теоретическую модель клетки и оценила влияние на неё молекулярной хиральности актина и миозина. Результаты показали, что крутящий момент на молекулярном уровне, создаваемый отдельными компонентами цитоскелета, может генерировать вращение, даже когда хиральные структуры на клеточном уровне отсутствуют.

«Наши результаты дают новое понимание того, как молекулярная хиральность порождает клеточную хиральность, — говорит Сибата. — Таким образом, они представляют собой важный шаг к пониманию нарушения лево-правой симметрии в тканях и органах».