Клетки человека способны проникать даже в самые узкие каналы
Хотя многие клетки, из которых состоит наше тело, по сути являются мягкими, у них есть некоторые внутренние структуры, которые весьма устойчиво сохраняют свою форму. Это, к примеру, клеточное ядро, которое хранит генетическую информацию, зашифрованную в определенных конфигурациях.
Как и все наши клеточные органы, ядро закреплено сетью волокон, называемой цитоскелетом. Этот цитоскелет также играет важную роль в движении клеток, что определяет наше развитие, функционирование органов и даже то, как рак поражает наши тела.
До сих пор движения клеток в основном изучались в плоской 2D-среде. Разумеется, она сильно отличается от настоящего, трехмерного тела. Поэтому группа исследователей из Франции решила подробнее взглянуть на то, как клетки преодолевают трехмерные препятствия, и получила невероятные кадры.
Молекулярный биолог из Страсбургского университета Эмили Ле Маут и ее коллеги создали полосу препятствий из туннелей. Некоторые из них были открытыми, другие имели сужения – причем самые узкие места были меньше ядра клетки.
Протестированные учеными фибробластные клетки – те, что составляют соединительную ткань, важную для заживления ран и образования коллагена — могут так сильно деформироваться, что протискиваются даже сквозь самые узкие отверстия.
Команда обнаружила, что когда зазор слишком мал для прохождения ядра, клетки сначала останавливаются. Но при этом некоторые остаются на месте, в то время как другие начинают тянуться до тех пор, пока их ядро не сплющится достаточно для прохождения канала.
Также выяснилось, что на заднем конце ядра во время этого процесса собирается кератин. Кератин является компонентом одной из трех сетей филаментов, составляющих цитоскелет. Он играет важную роль в быстром возведении и демонтаже этих «строительных лесов». Такая перестройка кератина может быть как раз тем фактором, который позволяет клетке искажаться, поэтому Ле Маут и его команда проверили эту теорию на мутировавших плоских эпителиальных клетках, выстилающих рот человека.
Мутация, вызванная раком, приводит к деформации кератиновых волокон. Мутировавшие клетки не смогли преодолеть узкие места, а значит именно кератин играет решающую роль в процессе сжатия ядра. Кстати, предыдущие исследования показали, что существует предел того, насколько сильно ядро может быть искажено. При слишком большом сжатии он лопается, высвобождая драгоценную ДНК в цитоплазму клетки, которая содержит разрушающие ДНК ферменты.
Ле Маут и его команда также обнаружили, что проверенные ими клетки будут двигаться в направлении химических градиентов, когда те присутствуют в среде. В противном случае процесс идет в области нарушенной симметрии. При отсутствии же разрывов в однородной среде клетки продолжают двигаться в том направлении, в котором они были направлены изначально.
Понимание правил и ограничений клеточных движений может открыть новые способы их восстановления, когда клетки выходят из строя — тонкий, но жизненно важный шаг для нашего понимания рака и методов борьбы с ним.