Зеленые светящиеся черви позволили снять "фильмы" о внутреннем каркасе тела

Исследователи из Университета Дьюка впервые создали покадровые видеозаписи листоподобной решетки, которая окружает и поддерживает большинство тканей животных.

Тонкий слой внеклеточного матрикса, известный как базальная мембрана, выстилает многие поверхности тела, такие как кожа, кровеносные сосуды и мочевыводящие пути, а также окружает мышцы, жир и периферические нервы. Хотя базальные мембраны играют ключевую роль в развитии, функции тканей и заболеваниях человека, их визуализация в живых организмах была сложной задачей.

Генетически модифицировав червей C. elegans для создания белков базальной мембраны, светящихся под флуоресцентным светом, исследователи получили возможность впервые увидеть, как базальные мембраны формируются в процессе развития и как они изменяются и регенерируют на протяжении жизни. Эта работа может помочь определить, что идет не так при таких заболеваниях человека, как болезни почек и инвазивный рак.

"Без базальных мембран нас бы здесь не было", — заявил профессор биологии Дэвид Шервуд.

Базальные мембраны существуют более 600 миллионов лет. Они выполняют несколько ключевых функций:

• "Скотч", скрепляющий клетки в ткани (например, поддерживает здоровье кожи).
• Молекулярные сита, фильтрующие кровь в почках.
• Защитный слой для кровеносных сосудов и мышц от растяжения и сжатия.
• Резервуар для факторов роста, которые управляют поведением клеток.

Для визуализации мембран в живой ткани команда Шервуда использовала прозрачных червей длиной в миллиметр. С помощью техники редактирования генов CRISPR они пометили 29 белков базальной мембраны зелеными светящимися метками и наблюдали за ними с помощью покадровой микроскопии.

"В результате их обычно считали 'скучными' статичными структурами", — отметил постдок Эрик Хасти.

Видеозаписи показали, как флуоресцентные белки движутся в мембране, выстилающей глотку червя, и как быстро перестраивается мембрана, окружающая гонаду, когда она увеличивается в размере более чем в 90 раз.

Удивительно, но большинство белков базальной мембраны не остаются на месте после отложения. В то время как некоторые основные компоненты статичны, многие белки перемещаются внутри этого стабильного каркаса.

"Наши данные показывают, что базальные мембраны быстро меняют свои свойства, чтобы поддерживать механически активные ткани, и могут действовать как "шоссе", позволяя факторам роста быстро перемещаться", — сказал Шервуд.

Исследователи считают, что их работа предлагает новый способ изучения дефектов базальной мембраны, лежащих в основе дегенерации тканей при старении и таких заболеваниях, как диабет и мышечная дистрофия.