Открыт новый тип движения клеток
Исследователи из Университета Пенсильвании и Национального института стоматологических и черепно-лицевых исследований (NIDCR) изучили, как клетки перемещаются в трёхмерном матриксе, подобном структуре тканей организма (например, кожи). Они обнаружили принципиально новый механизм, при котором ядро действует как поршень, создавая давление для движения.
Суть открытия
- Классические исследования в чашках Петри показывали только двумерное движение клеток, что не соответствует условиям в организме.
- Учёные использовали трёхмерный матрикс, созданный фибробластами (клетками соединительной ткани), который является сшитым (его волокна устойчивы к изгибу).
- В таком матриксе фибробласты переключаются с движения при помощи выступов-ламеллиподий (на 2D-поверхности) на движение с помощью лобоподий — тупых выступов.
Механизм «ядерного поршня»
- Измерение давления: В клетках, движущихся в 3D-матриксе, гидростатическое давление жидкости внутри клетки было значительно выше, чем у клеток на 2D-поверхности.
- Роль ядра: Давление было повышено перед ядром, но не позади него. Ядро, оттянутое к задней части клетки, разделяет её на два отсека с разным давлением.
- Принцип работы: Актиновые нити тянут ядро вперёд. Это движение «нагнетает» давление в переднем отсеке клетки. Само давление толкает плазматическую мембрану, продвигая клетку вперёд.
- Ключевые белки: В процессе задействованы актомиозин, виментин и несприн.
Значение и перспективы
- Физиологическая роль: Это важный нормальный механизм движения клеток в сложной 3D-среде, который ранее не был описан.
- Распространённость: Аналогичный тип движения с использованием лобоподий продемонстрировали хондроциты (из хряща колена) и миофибробласты (из ткани кишечника), что указывает на его распространённость.
- Клеточное «зрение»: Клетка «ощущает» физические свойства среды (сшитый матрикс) и выбирает соответствующую стратегию движения.
- Медицинский потенциал: Открытие может помочь понять движение раковых клеток и найти способы их избирательного терапевтического воздействия.
- Более широкий контекст: Принципы влияния физической структуры матрикса на клеточные функции применимы и к другим системам, например, к биоплёнкам, связанным с инфекционными заболеваниями.
Исследование опубликовано в журнале Science.