Клетки морских звёзд меняют форму в ответ на давление
Международная команда учёных открыла новый клеточный механизм, объясняющий, как клетки адаптируются к изменениям давления во время роста тканей, принимая уникальную форму.
Исследователи из Океанографического института Скриппса (Калифорнийский университет в Сан-Диего), Морской станции Хопкинса (Стэнфордский университет) и Института биомедицины в Севилье (IBiS, Испания) использовали эмбрионы морской звезды Patiria miniata как модельный организм. Результаты опубликованы в журнале Development 7 мая.
Ключевое открытие: клетки принимают необычную геометрическую форму — скутоид — в ответ на давление, вызванное делением клеток в компактных эпителиальных тканях.
- Скутоид — это призмообразная форма с шестью гранями вверху и пятью внизу.
- Ранее считалось, что скутоиды возникают в основном из-за кривизны ткани (например, в трубках).
- Новое исследование показывает, что клетки становятся скутоидами и в других, более распространённых обстоятельствах — при уплотнении ткани после деления клеток.
Методология:
- Живая визуализация развития эмбрионов морской звезды в лаборатории Скриппса.
- Анализ изображений с помощью CartoCell — программного инструмента на основе глубокого обучения для автоматической обработки 3D-изображений.
- Компьютерное моделирование.
Почему морская звезда?
- Клетки её эмбрионов проходят несколько раундов синхронных делений, формируя эпителиальный слой.
- Эмбрионы прозрачны и развиваются в морской воде, что удобно для наблюдения под микроскопом.
- Учёные смогли отследить каждую отдельную клетку в динамике.
Значение исследования:
«Мы наблюдаем, что сразу после деления клетки вероятность принятия ею формы скутоида значительно возрастает», — сказал соавтор Луис Мария Эскудеро (IBiS). — «Это изменение формы, вероятно, происходит потому, что клетки лучше выдерживают сжатие, будучи скутоидами».
Исследование проливает свет на фундаментальные механизмы адаптации клеток к физическому стрессу и может иметь значение для понимания того, как здоровые клетки адаптируются к давлению со стороны бесконтрольно растущих опухолевых клеток.
«Наше исследование может помочь в понимании изменений, происходящих в тканях, которые подвергаются сжатию — как в результате нормальных процессов, так и в ситуациях, связанных с заболеванием», — отметила ведущий автор Ванесса Бароне (ныне доцент Стэнфордского университета).