Актиновые "цитонавты" в действии внутри клетки

(Phys.org) — Актиновые "кометы" — это полимерные структуры, которые некоторые бактерии и вирусы строят внутри клеток. "Незваные гости", такие как бактерии Listeria или Shigella, способны создавать эти структуры, используя особые участки своей двойной мембраны. Это позволяет им буквально "проталкивать" себя через клетку-хозяина в мембранный выступ, что в итоге приводит к их поглощению другой клеткой. Недавняя статья в Plos Biology описывает эти "кометы" с беспрецедентной детализацией. Представленные исследователями изображения показывают, как собирается характерный "ёлочный" узор актиновых комет и как он стабилизирует направленное движение клеточных захватчиков.

Исследователи изучали небольшой вирус — бакуловирус. Они использовали технику крио-электронной томографии для создания 3D-изображений актиновых комет, сформированных как в фибробластах, так и в бесклеточных реконструкциях цитоскелетных компонентов. Крио-ЭМ — это, по сути, просвечивающая электронная микроскопия, проводимая в жидком азоте. Преимущество метода в том, что образцы можно наблюдать в их естественной среде без фиксации или окрашивания. Это позволяет сохранить хрупкие "хвосты" комет от разрушения.

Бакуловирус более чем в 20 раз меньше Listeria, а его диаметр всего в 6 раз превышает диаметр актиновой нити. Электронная томография идеально подходит для получения снимков бакуловируса в работе внутри тонкой пластинчатой структуры клетки — ламеллиподии. Исследователи обнаружили, что последовательные актиновые нити формируются под строго определёнными расходящимися углами, что, по сути, ограничивает вирус, удерживая его в центральной области. По мере связывания и высвобождения вирус продвигался вперёд со скоростью до 50 мкм/мин.

Массивы нитей, похожие на рыбью кость, были соединены разветвлениями, при этом с задней частью вируса контактировало от четырёх до пяти нитей. Актиновые нити полярны: у них есть плюс- и минус-концы, каждый со своей динамикой полимеризации. Было обнаружено, что вирус контактирует с более быстро полимеризующимся плюс-концом (также известным как "зазубренный" конец).

В in vitro модели цитоскелета исследователи могли точнее контролировать доступные вирусу "инструменты". В частности, можно было регулировать концентрации актина, Arp2/3, гельзолина, ADF/кофилина и профилина. Поскольку невозможно провести все желаемые эксперименты, исследователи смоделировали процесс полимеризации с помощью детальной модели. В модель были включены такие детали, как цитоплазматическое трение, броуновские силы и силы, создаваемые самими актиновыми нитями.

Их модель учитывала различные режимы связывания вируса с актином и смогла предсказать некоторые особенности актиновых комет, включая тянущие силы и паттерны ветвления. По мере того как такие модели, разработанные авторами, будут усложняться и включать всё больше разнообразных особенностей цитоплазмы, мы сможем лучше понять полную картину этих удивительных механизмов.

Статья написана нашим автором Джоном Хьюиттом — это результат тщательной человеческой работы. Мы полагаемся на таких читателей, как вы, чтобы поддерживать независимую научную журналистику.