Клетки обладают скрытой системой коммуникации, независимой от генов
Новое исследование онкологического центра Моффитт, опубликованное в iScience, бросает вызов традиционному пониманию работы клеток. Учёные предполагают, что клетки обладают ранее неизвестной системой обработки информации, позволяющей им принимать быстрые решения независимо от генов.
Новая система информации
Долгое время ДНК считалась единственным источником клеточной информации. Однако исследование под руководством Дипеша Нираулы, Ph.D., и Роберта Гейтенби, M.D., обнаружило внегеномную информационную систему. Она работает параллельно с ДНК, позволяя клеткам собирать данные из окружающей среды и быстро на них реагировать.
Роль ионных градиентов
В основе системы лежат ионные градиенты по обе стороны клеточной мембраны. Эти градиенты, создаваемые специальными насосами с большими энергозатратами, представляют собой огромный резервуар информации для постоянного мониторинга среды.
- При получении сигнала на мембране открываются ион-специфичные каналы.
- Ионы движутся по существующим градиентам, создавая канал связи.
- Поток ионов запускает каскад событий у мембраны для быстрого анализа и ответа.
- Значительные или длительные потоки ионов могут вызывать самосборку микротрубочек и микрофиламентов цитоскелета.
Цитоскелет как проводящая сеть
Белки цитоскелета, обеспечивающие механическую поддержку, также являются отличными проводниками ионов. Это позволяет цитоскелету действовать как высокодинамичная внутриклеточная проводящая сеть, передавая ионную информацию от мембраны к органеллам: митохондриям, эндоплазматическому ретикулуму и ядру.
"Наше исследование раскрывает способность клеток использовать трансмембранные ионные градиенты как средство коммуникации для быстрого восприятия и реагирования на изменения окружающей среды", — заявил Дипеш Нираула.
Значение и последствия
Учёные полагают, что эта система критически важна для формирования и поддержания нормальных многоклеточных тканей, а хорошо описанные ионные потоки в нейронах — её специализированный пример.
Нарушение этой динамики может быть ключевым компонентом развития рака. Модель исследователей согласуется с множеством экспериментальных наблюдений и предлагает проверяемые прогнозы, что открывает путь для будущих экспериментов.
"Мы представляем совершенно новую сеть информации, позволяющую быстро адаптироваться. Она необходима для выживания клеток и, вероятно, глубоко вовлечена в межклеточную сигнализацию в многоклеточных организмах", — сказал Роберт Гейтенби.