Эндоцитоз формирует клеточную форму

Учёные из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге (Германия) обнаружили, что процесс эндоцитоза — «поглощения» клеткой питательных веществ, гормонов и других сигналов из окружающей среды — может играть ключевую роль в формировании самой формы клетки. Исследование, опубликованное в Nature Communications, помогает объяснить, как клетки кожи отличаются от клеток, выстилающих желудок или кишечник.

«Мы впервые показали, что эндоцитоз действительно управляет изменениями клеточной формы, напрямую ремоделируя клеточную мембрану», — говорит руководитель работы Стефано Де Ренцис.

Учёные сделали открытие, изучая плодовую мушку Drosophila, жизнь которой начинается с мешочка. Эмбрион мухи изначально представляет собой одну большую клетку, внутри которой делятся ядра. Примерно через три часа клеточная мембрана начинает окружать каждое ядро, и за час эмбрион превращается из одной в 6000 клеток. В этот момент клетки меняют форму: мембрана, изначально покрытая множеством пальцевидных выростов, примерно за 10 минут сглаживается, как резиновая перчатка, превращающаяся в круглый шар.

Учёные EMBL обнаружили, что для быстрого изменения формы клетки «поедают» свои пальцевидные выросты. И чтобы быстро поглотить избыток мембраны, клетки адаптируют свою «стратегию питания». Вместо того чтобы вгибать небольшой мешочек мембраны внутрь и в итоге отщеплять его в виде круглого пузырька (везикулы), клетки эмбриона мухи всасывают длинные трубки мембраны. Уже внутри клетки эти трубки затем перерабатываются в более мелкие везикулы.

Результаты, включая идентификацию одной из ключевых молекул, участвующих в процессе, предлагают новый взгляд на то, как клетки приобретают форму, необходимую для выполнения различных функций, и не только у плодовых мушек.

«Эта обращённая наружу — или апикальная — поверхность является главным различием между разными типами эпителиальных клеток, — объясняет Де Ренцис. — Клетки вашей кожи гладкие, а клетки, выстилающие кишечник, имеют множество «пальцев», как у наших эмбрионов мух. Известно, например, что некоторые заболевания кишечника связаны с проблемами в этих «пальцах»».

Для этой работы Пётр Фабровски из лаборатории Де Ренциса разработал новую стратегию визуализации эмбриона плодовой мушки, а Александар Нечаков, совместный постдок в лабораториях Де Ренциса и Джона Бриггса в EMBL, совместил световую и электронную микроскопию, чтобы увидеть, чем поглощаемые мембранные трубки отличаются от везикул, обычно образующихся при эндоцитозе.