Первичные половые клетки движутся как крошечные бульдозеры

В процессе формирования эмбриона плодовой мушки первичные половые клетки — стволовые клетки, которые позже образуют яйцеклетки и сперматозоиды, — должны переместиться из дальнего конца эмбриона к своему окончательному местоположению в гонадах. Часть этой миграции пассивна: клетки просто перемещаются движениями других клеток. Однако на определённом этапе развития первичные половые клетки начинают двигаться самостоятельно.

В новой статье, опубликованной 14 сентября в Science Advances, исследователи из Института Уайтхеда и Института Скирболла показали, что половые клетки в развивающихся эмбрионах мух используют для движения метод, зависящий от процесса, называемого кортикальным потоком, — подобно тому, как бульдозер движется на вращающихся гусеницах. «Эта работа приближает нас на шаг к пониманию регуляторной сети, которая направляет половые клетки в их долгом и сложном путешествии по постоянно меняющемуся клеточному ландшафту», — говорит Рут Леманн, директор Института Уайтхеда и профессор биологии Массачусетского технологического института.

Исследование также может предоставить новую модель для изучения этого типа движения клеток в других ситуациях — например, было показано, что раковые клетки в определённых условиях движутся посредством кортикального потока. «Мы считаем, что существуют более общие последствия этого типа миграционного поведения, выходящие за рамки первичных половых клеток и применимые к другим мигрирующим клеткам», — отмечает Бенджамин Лин, постдок из лаборатории Леманн.

Клетки в форме шара

Первым признаком того, что половые клетки движутся не так, как предполагалось, стало простое наблюдение: «Мы увидели, что эти клетки сохраняют форму шара во время движения и вообще не меняют свою форму», — говорит Лин. Это сильно отличается от модели «ползания».

Исследователи разработали новые методы визуализации половых клеток в живых эмбрионах мух и смогли наблюдать, как кластеры белка актина движутся назад в каждой клетке, в то время как сама клетка движется вперёд. «Существует тонкий слой актинового цитоскелета прямо под мембраной клеток, называемый кортексом, и клетки фактически движутся, заставляя этот кортекс "течь"», — объясняет Лин. Этот метод движения особенно хорошо подходит для перемещения в переполненном эмбрионе с множеством различных типов клеток, поскольку позволяет половым клеткам двигаться независимо, не распознавая специфические белки, за которые можно «ухватиться».

Новая роль известного белка

Исследователи также обнаружили новую информацию о том, как клетки контролируют эту форму подвижности. «Мы обнаружили, что белок под названием AMPK может контролировать этот путь, что было совершенно неожиданно», — говорит Лин. Большинство знает его как белок, чувствительный к энергии. «Мы обнаружили, что этот белок важен для помощи этим клеткам в навигации. Это один из вышестоящих игроков, который может контролировать, насколько быстро и в каком направлении движется клетка».

В будущем исследователи надеются картировать весь путь, позволяющий половым клеткам оказаться в нужном месте в нужное время в процессе развития, а также больше узнать о механизмах, лежащих в основе кортикального потока. «Мы хотим выяснить, что важно для установления этих потоков», — говорит Лин. «Наши выводы могут иметь значение не только для половых клеток, но и для других мигрирующих клеток».