Учёные выяснили, как ткани формируют сложные формы для работы органов
Исследователи из Гарвардской медицинской школы обнаружили механизм, с помощью которого клетки складываются в сложные трёхмерные структуры на примере формирования полукружных каналов внутреннего уха у рыбок данио. Работа опубликована 22 декабря в журнале Cell.
Модельный организм — рыбки данио
Команда под руководством Шона Мегасона использовала прозрачных рыбок данио, чтобы в реальном времени наблюдать за развитием органов. Полукружные каналы у них расположены близко к поверхности, что делает их идеальным объектом для изучения.
Неожиданный механизм: набухание и "корсет"
Вопреки устоявшемуся мнению, что за складывание тканей отвечают белки актин и миозин, учёные обнаружили иной процесс:
- Набухание гиалуроновой кислоты: Клетки производят гиалуроновую кислоту, которая в межклеточном матриксе впитывает воду и набухает, создавая давление.
- Направляющее действие "цитоцинчей": Тонкие соединители между клетками (названные cytocinches) действуют как корсет, направляя силу набухания в определённом направлении. Это превращает плоский клеточный лист в удлинённые трубки.
"Это как если бы вы надели корсет на водяной шар и деформировали его в продолговатую структуру", — пояснила первый автор исследования Аканкши Мунджал.
Широкие последствия открытия
- Эволюционная сохранность: Гены, контролирующие производство гиалуроновой кислоты у рыбок данио, есть и у млекопитающих. Это указывает, что механизм может быть общим для многих позвоночных.
- Роль в развитии органов: Гиалуроновая кислота присутствует в коже, суставах и других тканях человека, значит, она может участвовать в формировании множества органов.
- Понимание врождённых дефектов: Изучение генов, связанных с производством гиалуроновой кислоты, может помочь понять причины некоторых врождённых аномалий.
- Биоинженерия: Открытие даёт новое понимание для управления формой тканей в лаборатории, что важно для создания искусственных органов.
"Мы надеемся, что это заложит фундаментальную основу для того, чтобы заставить клетки расти в любой нужный нам узор и форму", — отметил Шон Мегасон.