Как клетки получают скелет

Механизм формирования части скелетной опоры для мембраны в животных клетках до сих пор не был ясен. Жан-Франсуа Жоанни из Физико-химического отделения Кюри в Институте Кюри в Париже и его коллеги обнаружили, что чётко определённый слой под внешней мембраной клетки формируется при превышении определённого критического уровня напряжения, создаваемого моторными белками внутри клеточной системы. Эти результаты, дающие новое понимание формирования так называемого кортикального слоя, опубликованы в European Physical Journal E.

Активные гели идеально подходят для моделирования похожего материала, найденного в структуре живых клеток, состоящего из динамичного нитевидного каркаса. Они состоят из компонентов, которые поглощают энергию и совершают направленную работу. Химическая энергия поступает в компоненты клеток и преобразуется в механическую работу через сборку её внутренних филаментов, состоящих из полимера актина, и белка, функционирующего как крошечный мотор, — миозина. Оба обеспечивают активное гелеобразное вещество в клетках спонтанной тенденцией к сокращению. В результате клетки могут либо сохранять, либо менять свою форму, а также адгезироваться, распространяться, делиться и перемещаться.

В этом исследовании авторы создали гидродинамические модели активных гелей для моделирования клеточного кортекса, при котором активный гель полимеризуется на поверхности и деполимеризуется по всему гелю в целом. Сначала они вывели уравнения, дающие крупнозернистое описание динамики кортекса, а затем рассчитали конфигурацию, в которой их модель находилась в стационарном состоянии.

Они обнаружили, что при достаточно высоком уровне сократительного напряжения модель состоит из плотного слоя вблизи мембраны, который резко обрывается за определённой толщиной. Ключевым достижением их модели является включение деградации геля во всей системе и сократительной способности, обусловленной молекулярными моторами.