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.
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».
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)
