Учёные объяснили срастание кожи на молекулярном уровне

Исследователи из Университета Гёте во Франкфурте, Европейской лаборатории молекулярной биологии в Гейдельберге и Цюрихского университета объяснили процесс срастания кожи на молекулярном уровне и определили конкретные молекулы, которые за это отвечают. Результаты опубликованы в журнале Nature Cell Biology.

Для предотвращения смерти от кровопотери или инфекции любое повреждение кожи должно закрыться. Долгое время механизмы этого процесса оставались неясными. Михаил Ельцов и коллеги использовали эмбрионы плодовой мушки как модель для изучения. Подобно людям, у эмбрионов мух на определённой стадии развития есть большое отверстие на спине, которое должно закрыться. Этот процесс назвали "застёгиванием молнии", потому что две стороны кожи соединяются, как две половинки куртки.

Учёные использовали современный электронный микроскоп, чтобы изучить этот процесс. "Наш микроскоп позволяет различать молекулярные компоненты в клетке, которые работают как маленькие машины, сращивая кожу. Издалека кажется, что клетки кожи просто сливаются, но при увеличении видно, что задействованы мембраны, молекулярные машины и другие клеточные компоненты", — поясняет Ельцов.

Для визуализации этого "оркестра заживления" потребовались изображения очень высокого разрешения. "Мы записали огромный объём данных, превосходящий все предыдущие исследования такого рода", — говорит Михаил Ельцов.

Как выяснили учёные, первым шагом клетки находят своего "противоположного партнёра", "принюхиваясь" друг к другу. Затем они формируют адгезивные контакты, которые действуют как молекулярная липучка Velcro, прочно прикрепляясь к клетке-партнёру.

Главным открытием стало то, что небольшие трубки в клетке — микротрубочки — прикрепляются к этой молекулярной липучке, а затем запускают процесс "катастрофы" (саморазрушения). Это приводит к натяжению кожи над отверстием, как если бы натягивали одеяло.

Дамиан Бруннер, руководивший группой в Цюрихском университете, провёл множество генетических манипуляций для идентификации правильных компонентов. Учёные были удивлены, обнаружив, что микротрубочки, участвующие в делении клеток, являются основным каркасом для "застёгивания молнии". Это указывает на эволюционно консервативный механизм.

"Также поразительной была огромная пластичность мембран в этом процессе, которым удалось закрыть отверстие в коже за очень короткое время. Когда пять-десять клеток нашли своих соседей, кожа уже выглядит нормальной", — отмечает Ахиллеас Франгакис из Университета Гёте, руководивший исследованием.

Учёные надеются, что их результаты откроют новые пути для понимания пластичности эпителия и заживления ран. Они также исследуют детальную структурную организацию адгезивных контактов, за что получили стартовый грант Европейского исследовательского совета (ERC).