Искусственный клеточный кортекс: новая система для изучения деления клеток
Исследователи из Мичиганского университета создали искусственный клеточный кортекс — систему для изучения белковых волн, которые сигнализируют о подготовке клетки к делению.
Что такое клеточный кортекс?
- Структура: Это внешний слой животной клетки, состоящий из мембраны и белков (включая актин, F-actin), которые придают клетке форму.
- Динамика: Белки в кортексе не статичны. Они постоянно перемещаются и пересобираются — процесс, известный как "кортикальная возбудимость".
- Ключевой сигнал: Когда эти белки начинают формировать волновые паттерны, это признак того, что клетка готовится к делению.
Проблема и решение
Изучение этих волн внутри живой клетки сложно, так как кортекс неотделим от остальных клеточных компонентов. Чтобы обойти это ограничение, команда разработала клеточно-свободную (cell-free) искусственную систему.
Как создали искусственный кортекс?
- Использовали коммерчески доступные липиды для создания искусственной мембраны в плоской лунке.
- Добавили сверху слой цитоплазмы, извлечённой из яиц лягушки, содержащей все необходимые белки.
- В момент контакта белки из цитоплазмы начали самоорганизовываться на искусственной мембране, как в естественной клетке.
Ключевое открытие
В искусственной системе белки кортекса (включая Rho и F-actin) продемонстрировали способность к самоорганизации в два паттерна:
- Распространяющиеся волны возбуждения — подобно "волне" на стадионе.
- Когерентные колебания — подобно мигающим гирляндам.
Это подтверждает давнюю гипотезу о том, что кортекс самоорганизуется, а паттерны возникают из свойств самих молекул.
Значение исследования
- Новый инструмент: Система позволяет напрямую манипулировать составом мембраны (липидами), что невозможно в живой клетке.
- Понимание деления: Искусственный кортекс поможет изучить, как волновые паттерны подготавливают клетку к драматическому изменению формы — делению.
- Платформа для будущих исследований: Открывает новые возможности для изучения механизмов, регулирующих паттерны кортекса.
Ведущий автор Дженнифер Ландино (Jennifer Landino) отмечает: "Очень захватывающе, что теперь у нас есть инструмент для изучения того, как эти паттерны работают вне клеток".
Старший автор Энн Миллер (Ann Miller) добавляет: "Эта система открывает новые возможности для углубления нашего понимания того, как самоорганизованные кортикальные паттерны управляют такими важными процессами, как деление клетки".
Исследование опубликовано в журнале Current Biology при поддержке Национального научного фонда (NSF).