Что поддерживает форму клеток? Новое исследование указывает на два типа движения
Здоровье клеток частично поддерживается двумя типами движения их ядрышек, выяснила группа учёных. Это двойное движение внутри окружающей жидкости, как сообщается, углубляет наше понимание того, что способствует здоровой клеточной функции, и указывает на то, как её нарушение может повлиять на здоровье человека.
«Дисфункция ядрышка может привести к заболеваниям, включая рак, — объясняет Александра Зидовска, доцент кафедры физики Нью-Йоркского университета и старший автор исследования, опубликованного в журнале eLife. — Таким образом, понимание процессов, ответственных за поддержание формы и движения ядрышка, может помочь в создании новых методов диагностики и терапии некоторых человеческих недугов».
Недавние открытия показали, что некоторые клеточные компартменты не имеют мембран, которые ранее считались необходимыми для удержания клетки вместе. С тех пор исследователи пытаются понять силы, поддерживающие целостность этих строительных блоков жизни при отсутствии таких мембран.
Была выявлена природа этого поведения. В частности, эти компартменты ведут себя как жидкие капли из материала, который не смешивается с окружающей их жидкостью — подобно маслу и воде. Этот процесс, известный как жидко-жидкостное фазовое разделение, теперь считается одним из ключевых принципов клеточной организации.
В своём исследовании учёные сосредоточились на самом известном примере такой клеточной жидкой капли: ядрышке, которое находится внутри клеточного ядра и жизненно важно для синтеза белка в клетке.
«Хотя жидкоподобная природа ядрышка изучалась ранее, его связь с окружающей жидкостью неизвестна», — поясняет Зидовска, соавтор исследования. Эта связь особенно интригующа, учитывая, что окружающая жидкость — нуклеоплазма — содержит весь человеческий геном.
Однако остаётся неясным, как две жидкости взаимодействуют друг с другом.
Чтобы лучше понять эту динамику, учёные исследовали движение и слияние ядрышек в живых человеческих клетках, отслеживая их форму, размер и гладкость поверхности. Метод изучения слияния ядрышковых капель был создан командой в 2018 году и описан в журнале Physical Review Letters.
Их последнее исследование показало два типа парных движений или «танцев» ядрышек: неожиданное коррелированное движение перед их слиянием и раздельное независимое движение. Более того, они обнаружили, что гладкость поверхности ядрышка подвержена влиянию как изменений в экспрессии генов, так и состояния упаковки генома, который окружает ядрышки.
«Ядрышко, самая большая капля внутри клеточного ядра, играет очень важную роль в старении человека, реакции на стресс и общем синтезе белка, существуя в этом особом состоянии, — отмечает Зидовска. — Поскольку ядрышки окружены жидкостью, содержащей наш геном, их движение перемешивает гены вокруг них. Следовательно, поскольку геном в окружающей жидкости и ядрышки существуют в чувствительном балансе, изменение одного может повлиять на другое. Нарушение этого состояния потенциально может привести к заболеванию».