3D-фильм «сверхвысокого разрешения» показывает, как клеточная машинерия изгибает мембрану внутрь

Ученые Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге (Германия) объединили возможности двух видов микроскопов, чтобы создать трехмерный фильм о том, как клетки «заглатывают» питательные вещества и другие молекулы, поглощая их. Исследование, опубликованное в журнале Cell, впервые отслеживает изменения формы клеточной мембраны и белков, которые, как предполагается, влияют на эти изменения. Оно также предоставляет обширные данные для дальнейшего изучения этого важнейшего процесса.

Это «заглатывание», называемое эндоцитозом, участвует в выполнении множества ключевых задач. Например, его используют клетки мозга для передачи информации друг другу. Кроме того, многие вирусы захватывают этот процесс, чтобы проникнуть в клетки хозяина. Когда клетка собирается поглотить молекулы, на её мембране появляется вмятина, которая постепенно углубляется внутрь, отшнуровываясь и образуя маленький пузырёк (везикулу), который транспортирует молекулы внутрь клетки.

Чтобы исследовать, как клеточная машинерия втягивает мембрану и формирует везикулу, исследователи под руководством Марко Каксонена и Джона Бриггса применили метод, разработанный ими два года назад. Он позволяет точно отслеживать одни и те же молекулы сначала под световым микроскопом, а затем с более высоким разрешением электронного микроскопа. Это позволило объединить два набора данных, которые ранее можно было получить только по отдельности: временную последовательность прибытия различных компонентов клеточной машинерии к будущей везикуле и 3D-изменения формы мембраны, которые в итоге формируют эту везикулу. Например, они обнаружили, что первые белки, прибывающие к внутренней стороне клеточной мембраны, не могут начать её изгибать внутрь, пока не сформируется сеть из белка цитоскелета — актина, — которая начинает тянуть мембрану.

Данные, использованные для создания видео, находятся в свободном доступе для научного сообщества и, как полагают Каксонен и Бриггс, предоставят ценную информацию другим исследователям, пытающимся разработать физические модели этого процесса. Сами учёные EMBL изучают роли отдельных белков в этом процессе, нарушая их работу, и хотели бы расширить текущую работу с дрожжевыми клетками на человеческие.