Следуя этим химическим следам, клетки управляют, основываясь на мельчайших различиях в концентрациях химических веществ между одним концом клетки и другим. «Клетки могут обнаруживать разницу в концентрации до 2 процентов», – говорит Питер Девреотес, доктор философии.D., директор Департамента клеточной биологии Медицинской школы Университета Джона Хопкинса. "Они также универсальны, обнаруживая небольшие различия, будь то фоновая концентрация очень высокой, очень низкой или где-то посередине."
Работа с Пабло Иглесиасом, Ph.D., профессор электротехники и вычислительной техники в Johns Hopkins, члены исследовательской группы Devreotes Чуан-Сян Хуанг, Ph.D., научный сотрудник и постдокторант Мин Тан, Ph.D., разработал систему для наблюдения за реакцией сотового центра управления, который управляет движением. Затем они подвергли амеб и лейкоциты человека воздействию различных градиентов и проанализировали, что произошло.
«Обнаружение градиентов представляет собой двухэтапный процесс», – говорит Хуанг. "Во-первых, клетка отключает фоновый шум, и та сторона клетки, которая получает меньше химического сигнала, просто перестает реагировать на него. Затем центр управления внутри ячейки увеличивает свой ответ на сообщение, которое он получает с другой стороны ячейки, и начинает движение ячейки к этому сигналу."Результаты появятся на сайте Nature Communications в октябре. 27.
Но, чтобы начать работу, клетка должна сначала расположить свои внутренности так, чтобы это была не просто однородная капля, но имела четкую переднюю и заднюю части, согласно другому исследованию группы Девреотеса.
В этой работе приглашенный ученый Минцзе Ван, доктор философии.D., и докторант Юлия Артеменко, к.D., проверили роль так называемой полярности – различия в чувствительности к химическим веществам между передней и задней частью клетки – в реакции на градиент. «В предыдущих исследованиях исследователи добавляли лекарство, которое полностью разрушало скелет клеток и, следовательно, устраняло движение. Они обнаружили, что эти клетки также потеряли полярность », – говорит Артеменко. «Мы хотели знать, зависит ли полярность от движения и как полярность сама по себе – независимо от способности двигаться – помогает обнаруживать градиенты."
Команда использовала фармацевтический коктейль, который вместо того, чтобы разбирать скелет клеток, заморозил его на месте.
Затем, как и в экспериментах Хуанга, они наблюдали реакцию центра клеточного контроля на химические градиенты. «Несмотря на то, что клетки не могли реконструировать свой скелет, чтобы двигаться, они улавливали сигналы от градиентов, и на реакцию на градиент влиял замороженный скелет», – говорит Артеменко. "Этого не произойдет, если скелет полностью исчез, поэтому теперь мы знаем, что сам скелет, а не его способность переделывать, влияет на обнаружение градиентов."Результаты появятся в ноябре. 6 выпуск Cell Reports.
Детализировав детали того, как движутся клетки, результаты могут в конечном итоге пролить свет на многие важные процессы, которые зависят от такого движения, включая развитие, иммунный ответ, заживление ран и регенерацию органов, и могут предоставить способы борьбы с метастазами рака.