Лабораторные эксперименты с высоким разрешением показывают, как клетки "едят"

Новое исследование показывает, как клеточные мембраны изгибаются, создавая "рты", позволяющие клеткам потреблять то, что их окружает.

Об этом говорится в пресс-релизе Университета штата Огайо, передают OstanniPodii.com.

«Так же, как наши пищевые привычки формируют все в нашем организме, способ питания клеток имеет значение для их здоровья», – сказал Коммерт Курал, доцент физики Университета штата Огайо и ведущий автор исследования. «И ученые до сих пор не понимали механику того, как это происходит».

Исследование, опубликованное в журнале Developmental Cell, показало, что межклеточный механизм клетки собирается в очень изогнутую структуру, похожую на корзину, которая со временем перерастает в закрытую клетку. Ранее учёные считали, что эта структура начинается как плоская решётка.

Кривизна мембраны важна, сказал Курал: она контролирует образование карманов, которые переносят вещества в клетку и из нее.

Карманы захватывают вещества вокруг клетки, формируясь вокруг внеклеточных веществ, прежде чем превращаются в везикулы — маленькие мешочки размером в одну миллионную часть красной кровяной клетки. Везикулы переносят важные вещества для здоровья клетки, например белки. Но они могут быть захвачены патогенами, которые могут заразить клетки.

Но вопрос о том, как эти карманы образуются из мембран, ранее считавшихся плоскими, смущал исследователей почти 40 лет.

«Это был спорный вопрос в клеточных исследованиях», - сказал Курал. «И мы смогли использовать флуоресцентную визуализацию с высоким разрешением, чтобы фактически наблюдать, как эти карманы образуются в живых клетках, и таким образом мы смогли ответить на вопрос о том, как они создаются».

«Проще говоря, в отличие от предыдущих исследований, мы создали видеоролики с клетками в высоком разрешении вместо того, чтобы делать снимки», – сказал Курал. «Наши эксперименты показали, что белковые каркасы начинают деформировать нижнюю мембрану, как только они попадают в места образования везикул».

Это контрастирует с предыдущими гипотезами о том, что белковые каркасы клетки должны были пройти энергоемкую реорганизацию, чтобы мембрана извивалась, сказал Курал.

То, как клетки употребляют и изгоняют везикулы, играет ключевую роль для живых организмов. Этот процесс помогает очистить кровь от плохого холестерина; он также передает нейронные сигналы. Известно, что этот процесс разрушается при некоторых заболеваниях, включая рак и болезнь Альцгеймера.

«Понимание происхождения и динамики мембраносвязанных везикул важно — они могут использоваться для доставки лекарств в медицинских целях, но в то же время могут быть захвачены патогенами, такими как вирусы, для проникновения и инфицирования клеток», – сказал Курал. «Наши результаты имеют значение не только для понимания основ жизни, но и для разработки лучших терапевтических стратегий».

Эмануэль Кокуччи, доцент Фармацевтического колледжа Университета штата Огайо, был соавтором этого исследования вместе с учеными из Калифорнийского университета в Беркли, Калифорнийского университета в Риверсайде, Университета штата Айова, Университета Пердью и Китайской академии наук.