Истражувачи од Oregon Health & Science University (OHSU) открија досега непознат систем во клетките што функционира како внатрешни „трговски ветрови“: насочени текови кои брзо ги пренесуваат важните протеини до предниот раб на клетката. Откритието значително го менува разбирањето за тоа како клетките се движат, како зараснуваат ткивата и како се шират канцерогените клетки.
Студијата е објавена во списанието Nature Communications и се спротивставува на долго прифатената идеја дека протеините во клетката главно се движат по случаен пат, преку дифузија. Според новите резултати, клетките не се потпираат само на случајност: тие создаваат насочени внатрешни текови што активно ги туркаат протеините кон делот каде што клетката се издолжува, се придвижува и учествува во поправка на ткивото.
Откритието започнало сосема неочекувано, за време на курс по невробиологија во Marine Biological Laboratory во Масачусетс. Кетрин Галбрајт и Џејмс Галбрајт, коавтори на студијата, изведувале стандардeн експеримент со студенти кога забележале необична појава. Со ласер, тие привремено ги направиле протеините „невидливи“ во еден појас на задниот дел од жива клетка за да го следат нивното движење. Наместо само очекуваната промена на задната страна, се појавил и дополнителен темен појас на предниот раб на клетката.
Подеталната анализа покажала дека овој сигнал претставува бран од растворлив актин, клучен протеин за клеточното движење, кој многу брзо се турка нанапред. Досега се сметаше дека актинот главно стигнува до оваа зона преку случајна дифузија. Наместо тоа, новите податоци укажуваат на активен транспорт преку насочен внатреклеточен тек.
Со помош на напредни методи за микроскопија, тимот покажал дека клетките создаваат насочени флуидни струења, споредливи со атмосферски реки. Овие струења не го пренесуваат само актинот, туку и други протеини, и тоа многу побрзо отколку што би било можно само со дифузија. Според истражувачите, клетката буквално „стиска“ на задниот дел и така го насочува материјалот каде што ѝ е најпотребен.
Особено важно е што овие текови се неспецифични, односно можат истовремено да пренесуваат повеќе различни видови протеини. Тоа создава исклучително ефикасен систем што ѝ помага на клетката да формира испакнувања, да се прилепува и брзо да ја менува формата. Токму овие процеси се клучни за движењето на клетките, за имунолошките реакции и за зараснувањето на раните.
Истражувачите откриле и дека овие струења се одвиваат во специјализирана зона на предниот дел од клетката. Таа е одвоена од остатокот на клеточната внатрешност со бариера составена од кондензат од актин и миозин, која делува како физичка граница и ги насочува протеините кон напредувачкиот раб.
За да ги набљудуваат овие внатрешни текови, тимот развил изменета верзија на класична флуоресцентна техника. Наместо да ја отстрануваат флуоресценцијата со ласер, тие активирале флуоресцентни молекули во една точка и потоа го следеле нивното движење. Еден од клучните експерименти го нарекле FLOP, кратенка од Fluorescence Leaving the Original Point.
Ова откритие може да помогне и во разбирањето зошто некои канцерогени клетки се особено инвазивни. Научниците сметаат дека токму ваквиот механизам им овозможува многу брзо да ги испорачуваат протеините таму каде што се најпотребни за движење. Ако се утврди како овој систем се разликува меѓу нормалните и канцерогените клетки, тоа би можело да отвори пат кон нови терапии насочени кон забавување или запирање на нивното ширење.
Во истражувањето била користена и iPALM, интерферометриска техника за суперрезолуциска 3D-микроскопија што овозможува набљудување на структури на нанометарско ниво. Токму таа им овозможила на научниците директно да ги „видат“ овие клеточни оддели. Авторите го опишуваат новооткриениот систем како „псевдо-органела“: функционална клеточна преграда што не е опкружена со мембрана, но сепак има суштинска улога во организацијата на клеточното однесување.
Според тимот, ова откритие може да има влијание врз повеќе области, меѓу кои истражувањето на ракот, доставувањето лекови, регенерацијата на ткива и синтетичката биологија. Нивната порака е едноставна: овие текови биле присутни цело време, но дури сега почнуваме да разбираме како клетките ги користат.
Фото: OHSU/Christine Torres Hicks
