Ученые из Манчестерского университета изменили наше понимание того, как клетки в живых организмах делятся, что может повлиять на то, что преподают в школах. Исследование, опубликованное в журнале Science, оспаривает традиционные представления, которые преподавались ученикам на протяжении более 100 лет.
Современным школьникам объясняют, что при делении родительская клетка становится сферической, прежде чем разделиться на две дочерние клетки одинакового размера и формы. Однако новое исследование показывает, что округление клетки — это не универсальная черта клеточного деления, и не так часто происходит в теле живых существ.
Исследователи продемонстрировали, что делящиеся клетки не всегда становятся сферическими. Отсутствие округления нарушает симметрию деления, что приводит к образованию двух дочерних клеток, которые отличаются друг от друга как по размеру, так и по функции — это называется асимметричным делением.
Асимметричное деление клеток играет важную роль в образовании разных типов клеток в организме, из которых формируются различные ткани и органы. До сих пор асимметричное деление было связано в основном с высокоспециализированными клетками, такими как стволовые клетки.
Ученые обнаружили, что форма родительской клетки еще до деления определяет, будет ли она округляться и насколько симметричными или асимметричными будут ее дочерние клетки. Клетки, имеющие более короткую и широкую форму, склонны к округлению и делятся на две одинаковые клетки, в то время как клетки, имеющие более длинную и узкую форму, не округляются и делятся асимметрично, в результате чего одна из дочерних клеток отличается от другой.
Эти выводы могут значительно повлиять на наше понимание роли клеточного деления в заболеваниях. Например, в контексте раковых клеток такой тип «неокругляющегося» асимметричного деления может привести к разным клеточным поведениям, которые способствуют прогрессированию рака через метастазирование.
Использование этой информации может повлиять на регенеративную медицину, позволяя более эффективно производить те клеточные типы, которые необходимы для восстановления поврежденных тканей и органов. Ученые могут в будущем научиться влиять на функции дочерних клеток, просто манипулируя формой родительской клетки.
Феномен митоза — или клеточного деления — является основой жизни и основным биологическим понятием, которое преподается с самого раннего возраста. Ученики учат, что при делении клетки она генерирует одинаковую сферическую форму. Наше исследование показывает, что в реальных организмах все гораздо сложнее.
Для изучения клеточного деления ученые использовали методы реального времени, чтобы исследовать формирование кровеносных сосудов у прозрачных эмбрионов рыб в возрасте одного дня.
Растущие кровеносные сосуды и другие ткани состоят из клеток, которые коллективно мигрируют. Каждый новый сосуд возглавляется специальной быстро движущейся клеткой, за которой следуют более медленные клетки.
Когда быстро движущаяся клетка делилась, исследование показало, что она не округлялась, как ожидалось. Это позволило ей делиться асимметрично, генерируя новую «быстую» клетку впереди и более «медленную» клетку позади нее.
Команда также использовала технику с человеческими клетками, называемую микроформированием.
Микроформирование позволяет нам создавать специально сформированные микроскопические участки белков, к которым клетки могут прикрепляться. Клетки затем принимают форму этих участков. Это позволяет нам изменять форму клеток и проверять, как эти формы влияют на последующее деление клеток.
Система микроформирования, использованная учеными, называется PRIMO, и она позволила манипулировать клетками в различных формах с точностью до одной десятой части ширины человеческого волоса.
Интересное открытие в области клеточного деления может изменить наше представление о том, как происходят ключевые процессы в организме. Это также открывает новые перспективы для исследования более сложных биологических механизмов, о которых вы можете узнать в статье, посвященной тому, как зародилась эукариотическая клетка.
