Лабораторни експерименти с висока разделителна способност показват как клетките „ядат“ – решаване на 40-годишен проблем в клетъчната биология

Ново проучване показва как клетъчните мембрани се огъват, за да създадат „усти“, които позволяват на клетките да консумират нещата, които ги заобикалят.

„Точно като нашите хранителни навици, които формират основата на всичко в телата ни, начинът, по който „ядете“ клетките е важен за здравето на клетките“, казва Кумерт Корал, асистент по физика в Щатския университет в Охайо и водещ автор на изследването. „И досега учените не са разбрали механизмите на това как се случва това.“

Изследването беше публикувано наскоро в списанието развиваща клетка, установи, че междуклетъчният механизъм на клетката се сглобява в силно извита структура, подобна на кошница, която в крайна сметка прераства в затворена клетка. По-рано учените вярваха, че структурата започва като плоска решетка.

Корал каза, че кривината на мембраната е важна: тя контролира образуването на джобове, които пренасят материали в и извън клетката.

Синусите улавят материал около клетката и се образуват около извънклетъчния материал, преди да се превърнат във везикули – малки торбички с една милионна част от размера на червените кръвни клетки. Везикулите пренасят неща, важни за здравето на клетките – като протеини – в клетката. Но може също да бъде отвлечен от патогени, които могат да заразят клетките.

Но въпросът как тези джобове се образуват от мембрани, за които преди се е смятало, че са плоски, разочарова изследователите в продължение на близо 40 години.

„Това беше противоречие в клетъчните изследвания“, каза Корал. „И ние успяхме да използваме флуоресцентно изображение с ултра висока разделителна способност, за да наблюдаваме как тези джобове се образуват вътре в живите клетки и по този начин можем да отговорим на този въпрос как се образуват.

„Просто казано, за разлика от предишни проучвания, ние направихме филми с висока разделителна способност на клетки, вместо да правим моментни снимки“, каза Корал. „Нашите експерименти разкриха, че протеиновите скелета започват да деформират основната мембрана, след като бъдат наети в местата на образуване на везикули.“

Това противоречи на предишни хипотези, че протеиновите скелета на клетката трябва да преминат през енергоемък процес на реорганизация, за да може мембраната да се огъне, каза Корал.

Начинът, по който клетките консумират и изхвърлят везикулите, играе основна роля в живите организми. Операцията помага за премахване на лошия холестерол от кръвта; Той също така предава нервни сигнали. Известно е, че този процес се разгражда при много заболявания, включително рак и болест на Алцхаймер болест.

„Разбирането на произхода и динамиката на свързаните с мембраната везикули е важно – те могат да се използват за доставяне на лекарства за медицински цели, но в същото време те са отвлечени от патогени като вируси, за да навлизат и заразяват клетките“, каза Корал. „Нашите открития са важни не само за нашето разбиране на основите на живота, но и за разработването на по-добри стратегии за лечение.“

Справка: „многократно Подкосата показват изкривяване в ранните етапи на тяхното формиране” от Нейтън М. Уили, Джошуа П. Фъргюсън, Ата Акатай, Скот Хопър, Умедахан Джапарова, Салех Силахи, Джамал Кикс, Фарах Хасан, Хенри С. Чанг, Алекс Трависит, Сео Ли и Роя Занди, Донг Ли, Ерик Бетциг, Емануеле Кокучи и Комерт Курал, 12 ноември 2021 г., развиваща клетка.
DOI: 10.1016 / j.devcel.2021.10.019

Еманюел Кокош, асистент в Държавния колеж по фармация на Охайо, е съавтор на изследването, заедно с изследователи от Калифорнийския университет в Бъркли, Калифорнийския университет Ривърсайд, Щатския университет в Айова, Университета Пърдю и Китайската академия на науките.