|
Клетки обладают скрытой системой коммуникации
|
|
|
|
Клетки постоянно ориентируются в динамичной среде, сталкиваясь с постоянно меняющимися условиями и вызовами. Но как клеткам быстро адаптироваться к этим колебаниям окружающей среды? Новое исследование Онкологического центра Моффитта, опубликованное в iScience, дает ответ на этот вопрос, бросая вызов нашему пониманию того, как функционируют клетки. Команда исследователей предполагает, что клетки обладают ранее неизвестной системой обработки информации, которая позволяет им быстро принимать решения независимо от их генов. На протяжении десятилетий ученые рассматривали ДНК как единственный источник клеточной информации. Эта схема ДНК дает клеткам инструкции о том, как создавать белки и выполнять основные функции. Однако новое исследование в Моффитте, проведенное Дипешем Нираулой, доктором философии, и Робертом Гейтенби, доктором медицины, выявило негеномную информационную систему, которая работает параллельно с ДНК, позволяя клеткам собирать информацию из окружающей среды и быстро реагировать на изменения.
|
|
|
|
Исследование было сосредоточено на роли градиентов ионов через клеточную мембрану. Эти градиенты, поддерживаемые специальными насосами, требуют больших затрат энергии для создания различных трансмембранных электрических потенциалов. Исследователи предположили, что градиенты представляют собой огромный резервуар информации, который позволяет клеткам непрерывно отслеживать окружающую среду. Когда информация поступает в какой-то момент на клеточную мембрану, она взаимодействует со специализированными воротами в ионно-специфических каналах, которые затем открываются, позволяя этим ионам течь вдоль ранее существовавших градиентов, образуя канал связи. Потоки ионов запускают каскад событий вблизи мембраны, позволяя клетке анализировать информацию и быстро реагировать на нее. Когда потоки ионов велики или длительны, они могут вызывать самосборку микротрубочек и микрофиламентов цитоскелета.
|
|
|
Как правило, сеть цитоскелета обеспечивает механическую поддержку клетки и отвечает за ее форму и движение. Однако исследователи отметили, что белки цитоскелета также являются отличными проводниками ионов. Это позволяет цитоскелету действовать как высокодинамичной внутриклеточной сети для передачи ионной информации от мембраны к внутриклеточным органеллам, включая митохондрии, эндоплазматический ретикулум и ядро. Исследователи предположили, что эта система, которая позволяет быстро и локально реагировать на конкретные сигналы, может также генерировать скоординированные региональные или глобальные ответные меры на более масштабные изменения окружающей среды. "Наше исследование показывает способность клеток использовать трансмембранные ионные градиенты в качестве средства коммуникации, что позволяет им быстро ощущать изменения в окружающей среде и реагировать на них", - говорит Нираула, научный сотрудник отдела прикладных исследований в области машинного обучения. - Эта сложная сеть позволяет клеткам принимать быстрые и обоснованные решения, имеющие решающее значение для их выживания и функционирования".
|
|
|
|
Исследователи полагают, что эта негеномная информационная система имеет решающее значение для формирования и поддержания нормальной многоклеточной ткани, и предполагают, что хорошо описанные потоки ионов в нейронах представляют собой специализированный пример этой широкой информационной сети. Нарушение этой динамики также может быть критическим компонентом развития рака. Команда продемонстрировала, что их модель согласуется с многочисленными экспериментальными наблюдениями, и выделила несколько проверяемых предсказаний, вытекающих из их модели, что, как мы надеемся, проложит путь для будущих экспериментов, которые подтвердят их теорию и прольют свет на тонкости принятия клеточных решений. "Это исследование бросает вызов неявному предположению биологии о том, что геном является единственным источником информации и что ядро действует как своего рода центральный процессор. Мы представляем совершенно новую информационную сеть, которая обеспечивает быструю адаптацию и сложную коммуникацию, необходимую для выживания клеток и, вероятно, глубоко вовлеченную в межклеточную передачу сигналов, позволяющую функционировать многоклеточным организмам", - сказал Гатенби, содиректор Центра передового опыта в области эволюционной терапии в Моффитте.
|
|
|
|
Источник
|
