Структура туннельных нанотрубок (TNT) ставит под сомнение само понятие клетки

Клетки общаются друг с другом, подобно людям. Один из таких способов коммуникации — туннельные нанотрубки (TNT). В статье, опубликованной в Nature Communications, исследователи из Института Пастера под руководством Кьяры Зурцоло использовали передовые методы визуализации для изучения структуры этих нанотрубок. Результаты бросают вызов самому понятию клетки.

TNT — это крошечные туннели, связывающие две или более клеток и позволяющие транспортировать между ними различные грузы, включая ионы, вирусы и целые органеллы. Предыдущие исследования той же команды показали, что TNT участвуют в межклеточном распространении патогенных амилоидных белков, связанных с болезнями Альцгеймера и Паркинсона. Это делает их потенциальной терапевтической мишенью. TNT также, по-видимому, играют важную роль в устойчивости рака к терапии.

Догма о клетках как об отдельных единицах поставлена под вопрос

Понимание TNT важно из-за их потенциального огромного влияния на здоровье и болезни человека. Изучение было затруднено из-за хрупкой и преходящей природы этих структур. Чтобы преодолеть эти препятствия, исследователи объединили различные современные подходы электронной микроскопии и визуализировали TNT при температурах ниже нуля.

Эта стратегия позволила расшифровать структуру TNT в мельчайших деталях. Оказалось, что большинство TNT, которые ранее считались одиночными соединениями, на самом деле состоят из нескольких более мелких индивидуальных туннельных нанотрубок (iTNT). Изображения также показали существование тонких нитей, соединяющих iTNT, которые могут служить для повышения их механической устойчивости. Функциональность iTNT была продемонстрирована на примере транспорта органелл. Наконец, с помощью микроскопии FIB-SEM удалось получить 3D-изображения, которые ясно показали, что TNT открыты с обоих концов и создают непрерывность между двумя клетками. «Это открытие ставит под сомнение догму о клетках как об отдельных единицах, показывая, что клетки могут открываться для соседей и обмениваться материалами без мембранного барьера», — объясняет Кьяра Зурцоло.

Новый шаг в расшифровке межклеточной коммуникации

Применив рабочий процесс визуализации, который улучшает и избегает ограничений предыдущих инструментов, исследователи впервые предоставили структурное описание TNT. Важно, что они демонстрируют: это новые клеточные органеллы с определенной структурой, сильно отличающейся от известных клеточных выростов. «Описание структуры позволяет понять механизмы, участвующие в их образовании, и дает лучшее понимание их функции в передаче материала непосредственно между цитозолями двух соединенных клеток», — говорит Зурцоло.

Эта работа является важным шагом к пониманию межклеточной коммуникации через TNT и закладывает основу для изучения их физиологических функций и роли в распространении патогенов, включая вирусы, бактерии и неправильно свернутые белки.