В клетках обнаружена сеть нанотрубок, которая передает сигналы

На обложке статьи — первое в истории изображение клеточной сети, которое было получено учеными из Эдинбургского университета, благодаря вычислительным методам, аналогичным тем, которые использовались для получения первого изображения черной дыры.

Чтобы выполнять свои биологические функции, клетки должны управлять многими сложными путями и, как полагают, они делают это с сигналами, которые проходят через цитоплазму. Новое исследование показывает, что клетки содержат нанотрубную сеть и что сигналы перемещаются на короткие расстояния вдоль паутины крошечных «проводов», чтобы проинструктировать поведение клетки. Это открытие, о котором написали в прошлом году в Nature Communications, может изменить взгляд ученых на передачу сигналов клетками. Это может также дать новое понимание сложных заболеваний.

Исследователи предположили, что эта сеть похожа на компьютерный процессор, в котором молекулы передаются на небольшие расстояния для передачи информации. Эти локальные сигналы помогают выполнять клеточные задачи, которые могут быть основными функциями или более специализированными, в зависимости от типа клеток, такими как расслабление или сокращение мышечных клеток. Когда сигналы попадают в ядро, где содержится генетический материал клетки, они могут стимулировать изменения структуры генома, что влияет на экспрессию генов. 

Если экспрессия гена изменяется, он может иметь множество последующих эффектов на другие пути и поведение в клетке. Фаза роста клетки может быть изменена, например, что вызывает полную реконфигурацию сотовой сети. Сеть может быть быстро изменена в соответствии с потребностями клетки, например, для подготовки ее к разделению.

Эта работа находится на арене квантовой биологии и была сделана с использованием мощных микроскопов, а также компьютерных инструментов, которые похожи на те, которые недавно принесли нам первое изображение черной дыры. Исследователи объединили теоретическую химию и квантовую механику, чтобы прийти к своим выводам. В этом исследовании они исследовали, как ионы кальция, которые являются критическими сигнальными молекулами, движутся внутри клеток.

«Мы обнаружили, что функция клеток координируется сетью нанотрубок, подобной углеродным нанотрубкам, которые вы найдете в компьютерном микропроцессоре», — сказал автор исследования, профессор Марк Эванс из Центра исследований мозга Университета Эдинбурга. 

DOI: 10.1038/s41467-019-10055-w

Вас также может заинтересовать:

• Бессмертная женщина: Генриетта Лэкс и клетки HeLa
• Как клетки кожи вступают в быструю, но тщательно продуманную смерть
• Визуализация экспрессии генов в организме с помощью ультразвука