Хранителем памяти о направлении у подвижных клеток оказался цитоскелет

Хранителем памяти о направлении у подвижных клеток оказался цитоскелет

Обладающие подвижностью клетки, такие как нейтрофилы крови, передвигаются в направлении химических стимулов — это явление известно как хемотаксис. В многочисленных наблюдениях было отмечено, что клетки способны сохранять основное направление движения даже в условиях колебаний концентрации химических веществ в окружающей их среде. Американским исследователям удалось выяснить биохимический механизм формирования подобной памяти. Отчет об их работе опубликован в PNAS.

Направленная миграция клеток играет ключевую роль в выполнении их функций. Химические стимулы, указывающие направление этой миграции, активирует рецепторы на поверхности клеточной мембраны и вызывают поляризацию в направлении градиента концентрации. Такая система должна быть крайне чувствительной к любому перепаду концентраций, создающему химический «шум», однако на практике клетки надежно сохраняют основное направление движения в меняющихся условиях среды. Это указывает на наличие биохимического механизма, сохраняющего память о направлении при колебаниях концентрации химического стимула, временной утрате поляризации или насыщении хемотактических рецепторов.

Чтобы изучить этот механизм, американский межвузовский исследовательский коллектив сконструировал устройство, состоящее из двух емкостей, соединенных микроканалами. Размер микроканалов (3×5 микрометра) был подобран так, что в один канал может поместиться одна клетка, причем она полностью перекроет его просвет и для жидкости. Таким образом клетки ограничили в передвижении одним измерением (вперед и назад по каналу), кроме того, их контакт с химическими стимулами и геометрия оставались постоянными. Для исследования были выбраны нейтрофилоподобные клетки с активным хемотаксисом линии HL-60.

Затем емкости наполняли растворами хемоаттрактантов разных концентраций, чтобы изучить поведение клеток в условиях химических флуктуаций, насыщения рецепторов и деполяризации. Выяснилось, что реполяризация происходит преимущественно в направлении предыдущей ориентации клетки. Модель, основанная на долгоживущих асимметричных клеточных структурах, которые остаются неизменными при деполяризации и влияют на ориентацию клетки после реполяризации, могла воспроизвести многие аспекты подобной памяти о направлении.

Долгоживущие асимметричные клеточные структуры — это актомиозиновый цитоскелет и комплексы актиновых фибрилл, цитоплазматических мембран и соединяющих их белков семейства ERM (эзрин, радиксин, моэзин). Наблюдения показали, что моэзин, обладающий длительной поляризацией и долго сохраняющий свою форму, является наиболее вероятным кандидатом на хранение памяти. Действительно, ингибирование моэзина приводило к снижению памяти, а его стабилизация — к ее улучшению. В свою очередь, деполимеризация микротрубочек приводила к нарушению ориентации скоплений моэзина и также снижала память о направлении.

Кроме того, определенную роль в запоминании, как выяснилось, играет миозин, поскольку его ингибитор блеббистатин в эксперименте негативно влиял на память. Таким образом, носителем памяти о направлении движения оказались долгоживущие поляризованные структуры цитоскелета: моэзин, миозин и микротрубочки.

N+1

Похожие новости:
Японские ученые научились перепрограммировать клетки
Японские ученые сделали научное открытие, предвещающее новую эру персонализированной медицины. Исследователи показали, что появление стволовых клеток можно ускорить путем погружения клеток крови в кислоту. Стволовые клетки могут превращаться в любую ткань, и они уже были использованы для лечения глаз, сердца ..
2014-02-03 2711 0 Научные открытия
2
Американские ученые нашли белок бессмертия
Ученые медицинской школы университета Мичигана смогли раскрыть загадку стволовых клеток. Исследователи из Мичиганского университета (США) обнаружили белок, отвечающий за бессмертие и "вечную юность" стволовых клеток. Они, как известно, могут превращаться в другие типы клеток, а могут ..
2012-08-24 3564 0 Научные открытия
1
Ученые: бактерии способны изменять клетки человека
Учеными впервые показано, что бактерии способны перепрограммировать клетки, превращая их в подобие подвижных стволовых клеток, используемых для проникновения в мышечную и нервную систему организма. Эксперимент проводился на мышах. В ходе исследования ученые внедрили бактерии в глиальные клетки мозга, которые ..
2013-01-21 2953 0 Научные открытия
0
Ученые изготовили кости из стволовых клеток
Ученый биотехнолог из Фонда стволовых клеток в Нью-Йорке Джузеппе де Пеппо сообщил, что перепрограммирование стволовых клеток позволило создать искусственный аналог человеческой кости. Новая разработка создает универсальный способ излечения пациентов, не требующих пересадки живых тканей.Ученые уже смогли ..
2013-05-8 2297 0 Научные открытия
0
Ученые изучили индуцированные стволовые клетки
Индуцированные стволовые клетки, полученные из клеток желудка, в отличие от других с минимальной вероятностью могут провоцировать опухоли, что открывает дорогу к широкому применению таких клеток. Такие данные приводятся в докладе японских ученых, который они сделали на симпозиуме "Стволовые клетки ..
2012-09-25 2835 0 Научные открытия
0
Ученые превратили клетки кожи в клетки печени
Ученые из института Университета Калифорнии Гладстон, Сан-Франциско (UCSF), сделали важный прорыв: они нашли способ преобразовать клетки кожи в зрелые, полностью функционирующей клетки печени, которые продолжают функционировать даже после пересадки лабораторным животным. Исследователь Шэн Дин отметил, что им удалось ..
2014-02-24 3363 0 Научные открытия
0
В Японии прекратили «революционные исследования» стволовых клеток
В японском Институте физико-химических исследований (RIKEN) сообщили о прекращении «революционных исследований» стволовых клеток. Об этом сообщает издание The Japan Times. К такому решению специалисты пришли после того, как автор работы о так называемых STAP-клетках Харуко Обоката не подтвердила их существование. ..
2014-12-22 3587 0 Научные открытия
-2
После смерти стволовые клетки живут еще две недели
Ученые мужи и медики постоянно обращают свой взор на предмет изучения стволовых клеток, которые, как всем известно, представляют собой чрезвычайно ценный материал для лечения многих весьма тяжелых заболеваний. К числу таких заболеваний является рак. Французскими учеными ..
2012-06-23 3077 0 Научные открытия
-1
Объяснено происхождение сложных форм жизни
Ученые Витватерсрандского университета в Йоханнесбурге расшифровали геном одной из простейших многоклеточных форм жизни — зеленой водоросли Tetrabaena socialis, состоящей из четырех клеток. Это позволило определить генетические механизмы, которые способствовали возникновению многоклеточности. Статья биологов опубликована в журнале ..
2018-02-05 14488 0 Научные открытия
0
Обнаружены стволовые клетки, отвечающие за ум
Недавно ученые обнаружили новый тип стволовых клеток, на которые, кажется, можно смело возложить ответственность за то, насколько быстро соображает тот или иной человек. На самом деле, как сообщают исследователи, речь идет о целом семействе стволовых клеток, которые способствуют формированию ..
2012-08-12 2597 0 Научные открытия
0
Канадские ученые нашли способ выращивания стволовых клеток
Канадские и итальянские исследователи нашли "главный управляющий ген" для стволовых клеток человеческой крови. Ученые обнаружили, что с помощью включения и отключения данного гена можно получить эффективный способ выращивания стволовых клеток крови, пригодных для клинического использования. Как заявил ..
2012-11-13 2616 0 Научные открытия
0
Ученые объяснили асимметрию чтения ДНК
Молекулярные биологи из Массачусетского технологического института обнаружили один из механизмов, который позволяет объяснить асимметрию транскрипции ДНК у человека и других ядерных организмов. Статья с описанием работы опубликована в журнале Nature, кратко о ней пишет пресс-служба MIT. В ходе исследования ученые ..
2013-06-25 2113 0 Научные открытия
1
Открытие австралийского ученого перевернет современную медицину
Исследование Питера Хартмана из Университета Западной Австралии показало, что в грудном молоке содержится большое количество стволовых клеток.  По словам экспертов, данное открытие перевернет современную медицину, и изменит отношение к эмбриональным стволовым клеткам, пишет Meddaily, ссылаясь на New Scientist.  Впервые Хартман обнаружил ..
2011-11-26 4344 1 Научные открытия
0
Стволовые клетки рассказали о мозаицизме генома
Биологи Йельского университета показали, что соматический мозаицизм распространен гораздо шире, чем считалось ранее. Оказалось, что у трети клеток кожи человека в ДНК имеются делеции или повторы. Работа опубликована в журнале Nature, а ее краткое содержание приводится на сайте университета. Для того, чтобы ..
2012-11-20 2007 0 Научные открытия
0
Ученые установили как ВИЧ попадает в организм человека
Как известно, СПИД основан на взаимодействии ВИЧ с Т-клетками (ТК) иммунной системы. Если иммунные клетки инфицированы-то они погибают быстрее, их становится значительно меньше и как только их количество достигает минимума- 200 клеток на 1 мл крови, этого перестаёт хватать для выполнения основной функции T-клеток ..
2012-06-17 2928 0 Научные открытия
-1