Удивительные кадры показывают, как человеческие клетки протискиваются сквозь невероятно тесные пространства

Удивительные кадры показывают, как человеческие клетки протискиваются сквозь невероятно тесные пространства

Хотя многие клетки, из которых состоит наше тело, по сути своей являются мягкими, у них есть некоторые внутренние структуры, которые должны (в основном) сохранять свою форму. Они включают в себя ядро, которое хранит наши генетические инструкции, спрятанные в определенных конфигурациях.

Как и все наши клеточные органы, ядро закреплено на месте сетью волокон, называемых цитоскелетом.

Этот цитоскелет также играет важную роль в движении клеток, что определяет такие важные вещи, как то, как мы развиваемся, как функционируют органы и как может развиваться рак.

До сих пор движения клеток в основном изучались в плоской 2D-среде. Это сильно отличается от трехмерных миров наших тел, поэтому группа исследователей из Франции более подробно изучила, как клетки преодолевают трехмерные препятствия, и запечатлела невероятные кадры.

Молекулярный биолог из Страсбургского университета Эмили Ле Маут и ее коллеги создали полосу препятствий из туннелей. Некоторые из них были открытыми, а другие имели сужения, причем некоторые узкие места были меньше ядра клетки.

Как показано в их видео ниже, протестированные ими фибробластные клетки — клетки, составляющие соединительную ткань, важную для заживления ран и образования коллагена — могут деформироваться, чтобы протиснуться сквозь них.

(Le Maout et al, Biophysical Journal, 2020)

Команда также обнаружила, что когда зазор слишком мал для размещения ядра, клетки останавливаются. Некоторые клетки затем, закрепляются и тянутся, пока их ядро не раздавится достаточно, чтобы пройти через них.

В другом видео видно, как кератин собирается на заднем конце ядра во время этого процесса сжатия. Кератин является компонентом одной из трех сетей филаментов, составляющих цитоскелет. Он играет важную роль в быстром строительстве и демонтаже этих «строительных лесов».

(Le Maout et al, Biophysical Journal, 2020)

Эта перестройка кератина может быть тем, что позволяет клетке искажаться, поэтому Ле Маут и его команда проверили эту теорию на мутантных оральных плоскоклеточных эпителиальных клетках.

Мутация производит деформированные белки кератина, которые связаны с раком, обнаруженным в этом типе тканей. Мутантные клетки не могли преодолеть узкие места, показывая, что кератин имеет решающее значение для процесса сжатия, возможно, ядра.

«Поскольку начальная остановка в капилляре имеет решающее значение для метастазирования опухолевых клеток во вторичные участки отдаленных органов, блокирование мутантным кератином может обеспечить преимущества для засева, выживания и пролиферации опухоли», — сказал клеточный биофизик Страсбургского университета Дэниел Ривелин.

«В будущих исследованиях эта стратегия канала может быть использована для выявления сигнальных сетей, которые изменяются в контексте рака».

Предыдущие исследования показали, что существует предел того, насколько сильно ядро ​​может быть искажено. При слишком большом сжатии оно лопается, высвобождая драгоценную ДНК в цитоплазму клетки, которая содержит разрушающие ДНК ферменты, защищающие от вирусов.

У клеток есть механизмы для быстрого восстановления этого повреждения, но некоторые из них могут привести к гибели клеток или раку.

Понимание правил и ограничений клеточных движений может открыть новые способы их восстановления, когда клетки выходят из строя — тонкий, но жизненно важный шаг для нашего изучения рака.

Исследование опубликовано в Biophysical Journal.

Источники: Фото: (Le Maout et al, Biophysical Journal, 2020)

logo