Как клетки находят правильных партнеров

Исследователи из Университета Фрайбурга обнаружили, что сложные процессы морфогенеза во время развития организмов управляются исключительно через аффинность (притяжение) клеток друг к другу. Работа опубликована в Nature Communications.

Самоорганизация в яйцевой камере

Ученые исследовали яйцевые камеры плодовых мушек (Drosophila melanogaster), чтобы понять, как разные типы клеток самоорганизуются в функциональные единицы. Яйцевая камера похожа на микроскопический мяч для регби: с одной стороны находится растущая яйцеклетка (ооцит), с другой — 15 питающих клеток (nurse cells). Внешний слой состоит из эпителиальных клеток, которые должны специализироваться и контактировать либо с питающими клетками, либо с яйцеклеткой.

Роль белка Eya

Исследователи заметили, что специализированные эпителиальные клетки распластываются и увеличивают площадь контакта с питающими клетками. Это указывало на повышенную аффинность между двумя типами клеток.

Ключевую роль играет белок Eya, регулирующий активность генов:

• Повышение концентрации Eya в эпителиальных клетках → увеличение площади контакта с питающими клетками.
• Удаление Eya → минимизация контактной поверхности.

Математическое моделирование

Совместно с математиками были созданы модели, симулирующие разную степень механической аффинности между клетками. Модели показали, что изменения аффинности, зависящие от уровня Eya, достаточно для управления сложным процессом подбора клеток-партнеров.

Генетический контроль

Эксперименты подтвердили, что, манипулируя только концентрацией Eya, можно целенаправленно контролировать, какие эпителиальные клетки контактируют с питающими клетками, а какие — с яйцеклеткой.

Вывод: Eya через регуляцию аффинности является главным регулятором самоорганизации между внешними (эпителиальными) и внутренними (питающими клетками и ооцитом) клетками.

Универсальность механизма

• Гибкость и надежность: Механизм, основанный на специфической аффинности, оказался крайне гибким, надежным и независимым от изменяющегося объема яйцевой камеры.
• У других видов: Аналогичный процесс, зависимый от Eya, был обнаружен при развитии сперматозоидов у самцов Drosophila. Схожие структуры и процессы оогенеза у других видов позволяют предположить, что механизм может быть более универсальным.