Цитоплазма разорванных яиц лягушки самоорганизуется в клеткоподобные структуры, способные делиться

Цитоплазма разорванных яиц лягушки Xenopus спонтанно реорганизуется в клеткоподобные компартменты. Это открытие сделали исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета.

«Мы были потрясены», — сказал Джеймс Феррелл, старший автор исследования, опубликованного 1 ноября в журнале Science. — «Цитоплазма самоорганизуется».

Компартменты формируются спонтанно

Открытие основано на наблюдениях постдока Сяньжуй Чена. Он заметил, что в экстракте цитоплазмы яиц лягушки ядра вели себя неожиданно: примерно через 30 минут они организовались так, что расстояние между ними стало почти равным. При визуализации на предметных стеклах экстракт сформировал отдельные компартменты, напоминающие слой клеток.

«Если взять цитоплазму яйца лягушки — гомогенизированную, то есть вся исходная пространственная структура полностью разрушена — и просто оставить её при комнатной температуре, она реорганизуется и образует маленькие клеткоподобные единицы. Это поразительно», — сказал Чен.

Исследователи выяснили, что для формирования компартментов необходимы АТФ (основной источник энергии в клетке) и микротрубочки (цитоскелетные филаменты). Также для правильной локализации микротрубочек требовался моторный белок динеин.

Самоорганизованные компартменты делятся

Эти клеткоподобные компартменты не только выглядели как клетки, но и делились подобно им. Когда из экстракта убрали химическое вещество, блокирующее вход в клеточный цикл, и добавили спермальные ядра, сформированные компартменты начали делиться на более мелкие.

Компартменты могли пройти более 25 раундов деления. Деление было редуктивным: общий объём цитоплазмы оставался постоянным, но делился на всё меньшие компартменты с каждым циклом. Этот процесс напоминает раннее эмбриональное развитие.

Будущие направления

Полученные данные свидетельствуют, что цитоплазма яйца Xenopus обладает внутренней способностью генерировать базовую пространственную организацию клетки и даже некоторые её функции. Остаются открытыми вопросы о роли этого феномена в нормальной физиологии яйца и о том, является ли такая самоорганизация уникальным свойством яиц или присуща и другим типам клеток.

«Мой любимый вопрос сейчас, — сказал Феррелл, — можем ли мы создать простую модель, объясняющую основы этого процесса организации? Или нам придётся делать что-то чрезвычайно сложное, например, учесть всё, что, как мы знаем, может делать микротрубочка?»