Ученые обнаружили в клетках тела сигнальные "микросхемы"

Исследование показывает, что клетки организма "прошиты" подобно компьютерным чипам для передачи сигналов, которые управляют их функциями.

Однако, в отличие от фиксированной платы, клетки могут быстро перестраивать свои коммуникационные сети, чтобы изменить поведение.

Это открытие клеточной "паутины" меняет представление о том, как инструкции распространяются по клетке.

Ранее считалось, что различные органеллы и структуры внутри клетки плавают в открытом "море" — цитоплазме. Сигналы, указывающие клетке, что делать, передавались волнами, и частота этих волн была ключевой частью сообщения.

Исследователи из Эдинбургского университета обнаружили, что информация передается по сети направляющих "проводов", передающих сигналы на крошечные, наномасштабные расстояния. Именно движение заряженных молекул на этих расстояниях передает информацию, подобно компьютерному микропроцессору.

Эти локализованные сигналы отвечают за координацию активности клетки, например, за команду мышечным клеткам расслабиться или сократиться.

Когда эти сигналы достигают генетического материала в ядре клетки, они вызывают минимальные изменения в структуре, которые высвобождают определенные гены для их экспрессии. Эти изменения в экспрессии генов, в свою очередь, меняют поведение клетки. Например, когда клетка переходит из стабильного состояния в фазу роста, вся сеть полностью перестраивается для передачи сигналов, включающих гены, необходимые для роста.

Понимание кода, управляющего этой "проводкой", может помочь в изучении таких заболеваний, как легочная гипертензия и рак, и однажды открыть новые возможности для лечения.

Команда сделала открытие, изучая движение заряженных молекул кальция внутри клеток — ключевых носителей инструкций. Используя мощные микроскопы и вычислительные методы, аналогичные тем, что позволили получить первое изображение черной дыры, они смогли наблюдать эту сеть.

Ученые говорят, что их находка — пример квантовой биологии, развивающейся области, использующей квантовую механику и теоретическую химию для решения биологических проблем.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, финансировалось British Heart Foundation.

Профессор Марк Эванс из Центра наук об открытиях мозга Эдинбургского университета сказал: "Мы обнаружили, что функции клетки координируются сетью нанотрубок, подобных углеродным нанотрубкам в компьютерном микропроцессоре. Самое поразительное, что эта схема высоко гибка, поскольку общеклеточная сеть может быстро перестраиваться для получения различных результатов в зависимости от информации, полученной и переданной из ядра. Это то, чего еще не способны достичь созданные человеком микропроцессоры или платы".