Биофизики раскрыли, как клетки защищаются от длительного растяжения

Наши ткани постоянно испытывают механические нагрузки, но клетки способны приспосабливаться к ним, не разрушаясь. Биофизики выяснили, что при длительном растяжении они перестраивают кератиновый цитоскелет, усиливая свою внутреннюю структуру.

Ученые из Института биоинженерии Каталонии выяснили, что при длительном растяжении тканей клетки радикально перестраивают свой внутренний каркас

Источник: Wikipedia

Ученые из Института биоинженерии Каталонии выяснили, что при длительном растяжении тканей клетки радикально перестраивают свой внутренний каркас. Статья опубликована в журнале Nature Physics.

Человеческие ткани постоянно подвергаются механическим воздействиям, но биологи до сих пор не понимали, как именно они справляются с многочасовым растяжением. Известно, что за прочность отвечает кератин он формирует сеть белковых нитей, придающих клеткам упругость.

Чтобы разгадать механизм защиты, исследователи создали специальное микрожидкостное устройство. В него поместили выращенную в лаборатории эпителиальную ткань. За процессом непрерывного растяжения наблюдали с помощью современных микроскопов и сложных компьютерных моделей, имитирующих физику живой материи.

Выяснилось, что кератин реагирует на нагрузку далеко не сразу. В течение нескольких часов отдельные белковые нити начинают объединяться в толстые пучки в форме звезд. Этот процесс стартует в местах соединения трех соседних клеток, постепенно распространяясь по всей ткани и образуя единую сверхпрочную сеть.

В течение нескольких часов отдельные белковые нити начинают объединяться в толстые пучки в форме звезд

Источник: Маргарита Бернеро / ETH Zurich

Высвобождение ядра

Компьютерное моделирование показало весьма неожиданный побочный эффект такого укрепления. Формирование кератиновых канатов генерирует мощные силы внутри клетки. В результате клеточное ядро буквально выдавливается из своей привычной защитной оболочки.

Живая съемка полностью подтвердила догадки машин. По мере утолщения пучков ядро постепенно отделялось от окружающей кератиновой сетки, пока не оставалось прикрепленным лишь крошечным остатком нити. Ученые пока не могут однозначно сказать, защищает ли это ядро от повреждений или делает его более уязвимым.

Понимание этих процессов крайне важно для медицины. В июле 2026 года авторы работы отметили, что подобные механические стрессы постоянно происходят в мочевом пузыре или молочных железах. Подобно инженерам, укрепляющим мосты перед высокими нагрузками, наши собственные клетки постоянно перестраивают свою архитектуру ради выживания организма.

Ранее исследователи нашли механизм разрушения жировых клеток при редкой мутации.