Учёные выяснили, как натяжение ткани управляет делением клеток

Ориентация плоскости деления материнской клетки определяет роль и функцию двух дочерних клеток. Ключевым фактором, направляющим эту ориентацию, является форма материнской клетки. Профессор Карл-Филипп Хайзенберг и постдок его лаборатории Бенуа Годар обнаружили, что делящаяся клетка размягчается и становится деформируемой под действием механического натяжения от соседних клеток. Это объясняет, как натяжение ткани влияет на ориентацию клеточного деления.

«Соседняя ткань тянет и деформирует мягкие делящиеся клетки. Это изменяет ориентацию их деления и, следовательно, судьбу дочерних клеток», — поясняет Карл-Филипп Хайзенберг.

Новый модельный организм

Исследовать взаимодействия клеток в ткани сложно из-за большого их количества. Поэтому Карл-Филипп Хайзенберг использовал уникальный модельный организм — асцидий. Эти мелкие морские беспозвоночные развиваются почти так же, как позвоночные, но состоят из очень небольшого числа клеток, чья судьба предопределена довольно рано. Это позволяет точнее изучать динамику тканей.

Наблюдение за динамикой формы клеток

Более века известно, что клетки стремятся делиться перпендикулярно своей длинной оси. Ранее считалось, что делящиеся клетки жёсткие и нечувствительны к механическим силам среды, влияющим на их форму и ориентацию деления. Вопреки этим представлениям, команда Хайзенберга обнаружила, что делящиеся клетки могут становиться мягче и, следовательно, деформируемыми под действием внешних сил.

«У нас были предварительные и косвенные данные, указывающие на размягчение делящихся клеток, но это противоречило литературе. Когда я провёл биофизические измерения жёсткости клеток и увидел, что происходит размягчение, это был величайший момент в моей научной карьере», — вспоминает Бенуа Годар.

Путём трёхмерного сканирования форм клеток в развивающихся эмбрионах асцидий и сочетания его с биофизическими измерениями жёсткости клеток учёные выяснили, что делящиеся клетки становятся мягче и, как следствие, деформируются в ответ на силы от соседних клеток.

«Мы хотели определить управляющие факторы клеточного деления. Мы обнаружили, что клетки становятся мягкими при делении, и это позволяет внешним механическим силам влиять на форму и, следовательно, ориентацию деления клетки», — резюмирует Карл-Филипп Хайзенберг.

Это исследование открывает путь к новым фундаментальным работам, но также может иметь значение для клинических исследований. Например, опухоли меняют натяжение ткани, что, вероятно, влияет на скорость и ориентацию деления опухолевых клеток. Эти результаты помогают объяснить мальформацию тканей и могут позволить управлять формированием ткани извне.

Исследование опубликовано в Developmental Cell.