Ученые Института перспективных исследований биологии человека Киотского университета и Европейской лаборатории молекулярной биологии выяснили, как в раннем эмбрионе из хаоса клеток рождается четкий порядок. На первых порах эмбрион — это просто скопление клеток, но постепенно они выстраиваются в нужные структуры. Важный этап — появление заполненной жидкостью полости, без которой развитие невозможно. Как клетки «понимают», куда двигаться и где формировать такие полости?
Биологи изучали развитие эмбриона мыши и выяснили: главную роль играют границы между тканями и то, как клетки с этими границами взаимодействуют. В центре внимания был эпибласт — группа клеток, из которой потом формируются все основные ткани. Эти клетки постепенно приобретают полярность: у них появляется «верх», который общается с соседями, и «низ», который крепится к особой белковой сетке — внеклеточному матриксу.
Оказалось, что клетки по‑разному ведут себя рядом с разными тканями. Возле одной ткани они встают перпендикулярно границе, цепляясь за белок ламинин с помощью специального рецептора. Возле другой — ложатся параллельно поверхности. Получается, что крепление к границе постепенно становится важнее, чем взаимодействие между самими клетками, и задает общее направление их выравнивания.
Еще интереснее то, что форма самой границы подсказывает, где появится полость. В определенных точках, которые ученые называют топологическими дефектами, направление как будто теряется, и именно там позже формируется просвет, будущий проамниотический карман. Эксперименты подтвердили: если менять форму ткани, полости возникают ровно там, где этого ждала теоретическая модель.
Если нарушить систему, например, отключить нужные гены или разрушить белковую сетку, клетки теряют ориентацию, слабеют важные сигналы роста, и эмбрион дальше не развивается. Хотя опыты ставили на мышах, похожие механизмы, скорее всего, работают у всех млекопитающих, в том числе у человека.
Работа получилась по‑настоящему междисциплинарной: биологи и физики объединили свои методы и увидели то, что по отдельности заметить было бы сложно.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ученые придумали способ определять пол цыплят в яйце.
