Процесс, который клетки используют для «поглощения» питательных веществ, гормонов и других сигналов из окружающей среды, – так называемый эндоцитоз, – может играть решающую роль в формировании самих клеток, считают ученые из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге, Германия, нашел. «Мы первые, кто показал, что эндоцитоз действительно вызывает изменения в форме клеток, напрямую модифицируя клеточную мембрану», – говорит Стефано Де Ренцис, руководивший работой.
Де Рензис и его коллеги сделали открытие, изучая плодовую мушку Drosophila, которая начинает жизнь в виде мешочка.
Изначально эмбрион мухи представляет собой одну большую клетку, внутри которой ядра делятся и делятся, пока в возрасте трех часов клеточная мембрана не движется внутрь, чтобы окружить каждое ядро, так что примерно за час эмбрион переходит от одной до 6000 клеток. Когда это происходит, клетки меняют форму. Клеточная мембрана начинается с большого количества пальцевидных усиков, торчащих из зародыша, и примерно через 10 минут она сглаживается до плоской поверхности, как резиновая перчатка, превращающаяся в круглый шар.
Ученые EMBL обнаружили, что для того, чтобы произошло быстрое изменение формы, клетки «съедают» свои пальцеобразные ответвления. И, чтобы быстро поглотить всю эту избыточную мембрану, клетки адаптируют свою «стратегию питания». Вместо того, чтобы сгибать внутрь небольшой мешочек с мембраной и, в конечном итоге, отделять его в клетку в виде круглой стручка или пузырька, клетки эмбриона плодовой мушки всасывают длинные трубочки мембраны. Попав внутрь клетки, эти пробирки затем превращаются в более мелкие пузырьки.
Результаты, в том числе открытие одной из ключевых задействованных молекул, дают новый взгляд на то, как клетки принимают форму, необходимую для выполнения различных задач – и не только у плодовых мушек.
«Эта обращенная наружу – или апикальная – поверхность является основным различием между разными типами эпителиальных клеток», – говорит Де Ренцис. «Клетки на вашей коже гладкие, но в клетках, выстилающих кишечник, много« пальцев », как у эмбрионов мух, и мы знаем, например, что при некоторых заболеваниях кишечника возникают проблемы с этими« пальцами »."
Для этой работы Петр Фабровски в лаборатории Де Ренци разработал новую стратегию визуализации эмбриона плодовой мухи, а Александр Некаков, научный сотрудник лабораторий Де Ренциса и Джона Бриггса в EMBL, объединил световую и электронную микроскопию, чтобы увидеть, как проглоченные мембранные трубки отличаются от везикул, обычно образующихся при эндоцитозе.