Принятие решений по сотовой связи
Наше тело состоит из сотен различных типов клеток, каждая из которых выполняет уникальную и узкоспециализированную задачу.
Традиционно способность клеток специализироваться на определенной функции приписывалась их генетическому коду. Однако становится все более очевидным, что клетки не просто живут набором унаследованных или предопределенных инструкций. Вместо этого «клеточные решения» принимаются динамически, так же, как люди принимают решения на основе информации, предоставляемой нам нашими органами чувств.
Хотя клетки не обладают способностью видеть или слышать, они обладают сенсорными структурами, которые позволяют им обнаруживать и измерять различные раздражители окружающей среды. Например, приложение механической силы к ячейке будет ощущаться, и ячейка будет реагировать соответствующим образом. Одна из наиболее заметных клеточных реакций – изменение формы, и это свойство отражается в различных формах специализированных клеток.
Клеточные чувства были приписаны различным чувствительным к силе клеточным структурам, таким как цитоскелет.
Эта структура значительно отличается от своего тезки, человеческого скелета, тем, что она очень динамична и играет роль в дополнение к обеспечению структурной поддержки. Например, эта сеть молекулярных нитей или кабелей также генерирует внутренние силы, которые приводят к изменениям формы и даже подвижности. По мере развития цитоскелета отдельные белковые нити растут и сжимаются.
Они связываются вместе, образуя более толстые волокна, и они двигаются или сжимаются. Каждый из этих процессов в совокупности известен как «динамика цитоскелета».
Вопрос, который давно интересовал ученых, заключается в том, как динамика цитоскелета может управлять поведением различных типов клеток. Чтобы исследовать это, исследователи MBI профессор Александр Бершадский и доктор Ти Йи Хан в сотрудничестве с исследователями из США и Израиля наблюдали цитоскелет в клетках, которые были ограничены небольшой круглой областью, используя технику, известную как «микротекстурирование».«Это предотвратило изменение формы клеток и, таким образом, предоставило исследователям беспрепятственный обзор динамики цитоскелета.
Удивительная находка
То, что было обнаружено, стало сюрпризом для исследователей. При организации цитоскелета наблюдалась выраженная лево-правая асимметрия.
Было обнаружено, что эта асимметрия, которая проявляется в виде водоворота с филаментами, движущимися против часовой стрелки внутри клетки, связана с внутренним скручиванием, которое присутствует в отдельных актиновых филаментах. Это спиральное закручивание происходит естественным образом, когда отдельные белки актина соединяются вместе, образуя длинные актиновые кабели, которые составляют общую структуру. Это, казалось бы, простое свойство имеет серьезные последствия, поскольку оно предполагает, что асимметрия отдельного белка транслируется в асимметричное поведение всей клетки. Это похоже на закручивание винта или болта, управляющего функцией или поведением машины, в которую он помещен.
Способность клеток различать правое и левое – явление, которое продолжает увлекать ученых. Из этого исследования ясно, что асимметрия, присущая молекулярным структурам, может определять поведение целых клеток, и это дает новое понимание способности клеток «принимать решения» на основе механических свойств окружающей среды. Однако эти результаты также поднимают интересные вопросы о том, может ли то же явление влиять на формирование и функции наших органов или даже на поведение организма.
Действительно, относительно простые биологические системы, такие как клетки, выращенные по определенным образцам, демонстрируют явную асимметрию в своем движении. С другой стороны, функция мозга и познание человека зависят от асимметричного поведения нервных клеток.
Возможность того, что внутренняя асимметрия молекулярных структур может определять поведение клеток, тканей или даже организма, несомненно, будет стимулировать дальнейшие исследования в ближайшие годы.