Laboratorní experimenty s vysokým rozlišením ukazují, jak buňky „jí“ – řeší 40 let starý problém v buněčné biologii

Nová studie ukazuje, jak se buněčné membrány ohýbají, aby vytvořily „ústa“, která buňkám umožňují konzumovat věci, které je obklopují.

„Stejně jako naše stravovací návyky, které tvoří základ čehokoli v našem těle, je pro zdraví buněk důležitý i způsob, jakým ‚jíte‘ buňky,“ řekl Kummert Corral, odborný asistent fyziky na Ohio State University a hlavní autor studie. „A vědci až dosud nechápali mechanismy, jak se to děje.“

Studie byla nedávno publikována v časopise vývojová buňkazjistili, že mezibuněčný aparát buňky se shromažďuje do vysoce zakřivené košovité struktury, která nakonec vyroste do uzavřené klece. Vědci dříve věřili, že struktura začala jako plochá mřížka.

Coral řekl, že zakřivení membrány je důležité: Řídí tvorbu kapes, které přenášejí materiály dovnitř a ven z buňky.

Sinusy zachycují materiál kolem buňky a tvoří se kolem extracelulárního materiálu, než se změní na vezikuly – drobné váčky o velikosti jedné miliontiny červené krvinky. Vezikuly přenášejí věci důležité pro zdraví buněk – jako jsou proteiny – do buňky. Ale může být také unesen patogeny, které mohou infikovat buňky.

Ale otázka, jak se tyto kapsy formují z membrán, které se dříve považovaly za ploché, frustrovala výzkumníky již téměř 40 let.

„Byla to kontroverze v buněčných studiích,“ řekla Coral. „A byli jsme schopni použít fluorescenční zobrazování s ultra vysokým rozlišením, abychom skutečně sledovali, jak se tyto kapsy tvoří uvnitř živých buněk, a tak můžeme odpovědět na otázku, jak se tvoří.

„Jednoduše řečeno, na rozdíl od předchozích studií jsme místo pořizování snímků vytvořili filmy buněk s vysokým rozlišením,“ řekla Coral. „Naše experimenty odhalily, že proteinové lešení začnou deformovat základní membránu, jakmile se dostanou do míst tvorby vezikul.“

To je v rozporu s předchozími hypotézami, že buněčná proteinová lešení musí podstoupit energeticky náročný proces reorganizace, aby se membrána ohnula, řekla Coral.

Způsob, jakým buňky konzumují a vypuzují vezikuly, hraje v živých organismech hlavní roli. Operace pomáhá odstranit špatný cholesterol z krve; Přenáší také nervové signály. Je známo, že tento proces degraduje u mnoha nemocí, včetně rakoviny a Alzheimerova choroba nemoc.

„Pochopení původu a dynamiky vezikul spojených s membránou je důležité – mohou být použity k dodávání léků pro lékařské účely, ale zároveň jsou uneseny patogeny, jako jsou viry, aby vstoupily a infikovaly buňky,“ řekl Coral. „Naše výsledky jsou důležité nejen pro naše pochopení základů života, ale také pro vývoj lepších léčebných strategií.“

Reference: „opakovaně Podsady ukazují zakřivení v raných fázích jejich formování” od Nathana M. Willyho, Joshuy P. Fergusona, Ata Akataye, Scotta Hoppera, Umedahana Djakparova, Saleha Silahiho, Jamal Kicks, Farah Hassan, Henryho C. Changa, Alexe Travisita, Seo Li a Roya Zandi, Dong Li, Eric Betzig, Emanuele Cocucci a Comert Kural, 12. listopadu 2021, vývojová buňka.
DOI: 10.1016 / j.devcel.2021.10.019

Emmanuel Kokochi, odborný asistent na Ohio State College of Pharmacy, byl spoluautorem studie spolu s výzkumníky z UC Berkeley, UC Riverside, Iowa State University, Purdue University a Čínské akademie věd.