Биологи из Орегонского университета здоровья и науки открыли внутреннюю систему клеточных «ветров», которая целенаправленно перемещает жизненно важные белки. Ранее считалось, что молекулы дрейфуют случайно. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Конец эпохи случайной диффузии
Долгое время в учебниках биологии процесс перемещения белков внутри клетки описывался как хаотичная диффузия. Считалось, что молекулы просто бесцельно дрейфуют во внутреннем пространстве, пока случайно не достигнут нужного места. Однако в новой работе исследователи представили доказательства того, что клетки активно генерируют направленные потоки жидкостей, которые подобно мощным ветрам или атмосферным рекам толкают строительные материалы к переднему краю клеточной структуры.
Прорыв произошел совершенно случайно во время рутинного учебного эксперимента. Используя лазер для временного обесцвечивания белков в задней части клетки, ученые внезапно заметили темную полосу, стремительно появившуюся на ее переднем крае. Этот визуальный маркер показал, что молекулы актина — белка, отвечающего за движение, — переносятся вперед с огромной скоростью, недостижимой при обычной диффузии.
Дальнейшее изучение с помощью сверхточных микроскопов подтвердило наличие специализированного механизма. Клетка физически сжимается в задней части, выдавливая жидкость с растворенными в ней веществами строго в заданном направлении. Этот процесс можно сравнить с выжиманием губки, когда вода направляется ровно туда, куда нужно системе для эффективного роста или перемещения.
Ключ к пониманию метастазов
Оказалось, что направленные потоки отделены от остальной части клетки своеобразным барьером из белкового конденсата. Образуется новая структура, которую исследователи уже назвали «псевдоорганеллой». Она не имеет собственной мембраны, но выполняет важнейшую логистическую функцию, доставляя смесь различных белков к активной границе клетки для ее быстрого изменения.
Это открытие не только переписывает базовые принципы биологии, но и дает мощный инструмент для онкологов. Крайне агрессивные раковые клетки, по всей видимости, используют именно этот внутренний транспорт для стремительного перемещения и образования метастазов в организме. Понимание механизмов работы клеточных «ветров» позволит в будущем создать таргетные препараты, блокирующие эту логистику и останавливающие расползание опухолей.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученым удалось состарить выращенные в лаборатории человеческие клетки на 40 лет всего за 4 дня.
