Как клетки заставляют изогнутый рот “ есть ”

Новое исследование показывает, как изгибаются клеточные мембраны, образуя «рты», которые позволяют клеткам потреблять то, что их окружает.

«Точно так же, как наши пищевые привычки в основном формируют что-либо в нашем теле, то, как клетки« поедают », имеет значение для их здоровья», – сказал Комерт Курал, доцент физики в Университете штата Огайо и ведущий автор исследования. «И ученые до сих пор не понимали механизма того, как это произошло».

Исследование, недавно опубликованное в журнале Клетка развития, обнаружили, что межклеточный аппарат клетки собирается в сильно изогнутую корзинообразную структуру, которая в конечном итоге превращается в закрытую клетку. Ранее ученые полагали, что структура зародилась в виде плоской решетки.

По словам Курала, кривизна мембраны важна: она контролирует образование карманов, переносящих вещества в клетку и из нее.

Карманы захватывают вещества вокруг клетки, формируя внеклеточные вещества, прежде чем превратиться в пузырьки – маленькие мешочки размером в одну миллионную размера эритроцита. Пузырьки несут в клетку важные для здоровья вещества – например, белки. Но они также могут быть захвачены патогенами, которые могут инфицировать клетки.

Но вопрос о том, как эти карманы образовались из мембран, которые ранее считались плоскими, ставил исследователей в тупик почти на 40 лет.

«Это был спор в клеточных исследованиях», – сказал Курал. «И мы смогли использовать флуоресцентную визуализацию сверхвысокого разрешения, чтобы на самом деле наблюдать, как эти карманы формируются внутри живых клеток, и поэтому мы могли ответить на этот вопрос о том, как они создаются.

«Проще говоря, в отличие от предыдущих исследований, мы снимали изображения клеток с высоким разрешением вместо того, чтобы делать снимки», – сказал Курал. «Наши эксперименты показали, что белковые каркасы начинают деформировать нижележащую 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 изогнулась, сказал Курал.

То, как клетки потребляют и изгоняют пузырьки, играет ключевую роль для живых организмов. Процесс помогает очистить кровь от плохого холестерина; он также передает нейронные сигналы. Известно, что этот процесс нарушается при нескольких заболеваниях, включая рак и болезнь Альцгеймера.

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

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

Связанный