Учёные открыли фундаментальный механизм организации клеток

Учёные обнаружили, что клетки используют простой фазовый переход, подобный конденсации водяного пара в росу, для сборки и локализации субклеточных структур, участвующих в формировании эмбриона.

Открытие и его суть

Открытие было сделано во время курса по физиологии в 2008 году в Морской биологической лаборатории (MBL). Работая с червём C. elegans, учёные обнаружили, что субклеточные структуры, называемые P-гранулами (которые, как считается, определяют "зародышевые клетки", дающие начало сперматозоидам или яйцеклеткам), являются жидкими каплями. Они переходят между растворённым и конденсированным состоянием.

• В только что оплодотворённых одноклеточных эмбрионах P-гранулы растворяются по всей клетке, подобно каплям воды при высокой температуре.
• Перед первым клеточным делением P-гранулы быстро конденсируются на одном конце клетки, как будто там внезапно понизилась температура.
• Клетка-предшественник половой клетки впоследствии формируется именно там, где сконденсировались P-гранулы.

Значение и происхождение идеи

По словам ведущего автора Клиффорда П. Брангвинна, такой фазовый переход может работать и для многих других субклеточных структур, подобных P-гранулам (рибонуклеопротеиновым комплексам, RNP).

"Интересно думать об этом в контексте эволюции и происхождения жизни. Мы обнаружили, что в некоторых случаях простые физико-химические механизмы, такие как классический фазовый переход, порождают субклеточную структуру... Вероятно, это именно то, что происходило в так называемом первичном бульоне; но неудивительно, что даже высокоразвитые клетки продолжают использовать такие механизмы".

Идея возникла, когда Брангвинн, будучи ассистентом на курсе MBL, увидел фильм о слиянии P-гранул, сделанный студентом курса Дэвидом Курсоном: "Мы смотрели на это и думали: это выглядит в точности как слияние двух жидких капель". Учёные начали измерять свойства P-гранул, похожие на свойства жидкости, и впервые оценили их вязкость и поверхностное натяжение.

Открытие стало возможным благодаря междисциплинарной и интенсивной совместной работе учёных из разных областей (биологии, физики, информатики) на курсе физиологии MBL.

Источник: Marine Biological Laboratory
Публикация: Brangwynne, C.P. et al. (2009) Germline P Granules are Liquid Droplets that Localize by Controlled Dissolution/Condensation. Science Express.