Mokslininkai išaiškino kaip aukštesniųjų organizmų ląstelės reguliuoja savo judėjimo greitį. Tai esminis biologijos atradimas, kuris padės užkirsti kelią vėžinėms ląstelėms plisti po organizmą. Tyrimo rezultatuose aprašomos veikiančios jėgos ir jų sunaudota energija, ląstelėms keliaujant elastiniu paviršiumi.

Nufilmavus šį judėjimą pasirodė, kad ląstelės, atrodančios kaip netaiyklingos formos balionai, dviejose vietose buvo tvirtai sukibusios su paviršiumi ir karts nuo karto stūmėsi pirmyn atsispirdamos savo galine dalimi. Žmogaus ir kitų žinduolių organizme ląstelių judrumas yra esminė daugelio fiziologinių procesų dalis, jis labai svarbus audinių atsinaujinimui, imuninei sistemai, embrioniniam vystymuisi. Jeigu embrioninio vystymosi metu ląstelės juda neorganizuotai, vaisius gali gimti su defektais ar neurologiniais sutrikimais. Naujasis atradimas padės užkirsti kelią šiems defektamas, ir pasitarnaus stabdant vėžines metastazes.

Eukariotinių organizmų ląstelės juda atsakydamos į išorinius stimulus. Daugybė tarpusavyje susijusių biocheminių reakcijų užtikrina jų judėjimą. Vienos reakcijos keičia vidinį ląstelių skeletą, kitos sukuria ar pašalina sąlyčio taškus tam tikrose ląstelės išorinės membranos vietose. Ląstelės biologai teigia, kad nepaisant ląstelių dydžių ir formų skirtumų, visos jos juda ciklo principu: pirmiausia prisitvirtinusi prie paviršiaus judėjimo kryptimi ląstelė suformuoja išsikišimą (pseudopodą), poto pseudopodas prisitvirtina ir visas ląstelės kūnas pasistūmėja į priekį. Toks procesas tyrinėtose „Dictyostelium“ ląstelėse kartojasi kas 1-4 minutes, tačiau ciklo trukmė ir ląstelės „žingsnių“ ilgis įvairiose ląstelėse skiriasi. „Mes pirmą kartą tiksliai išmatavome ląstelių judėjimui naudojamą energiją ir veikiančias jėgas, tai musm leido geriau suprasti judėjimo ciklo mechanizmą,“ kalbėjo tyrimo bendraautorius, mechanikos profesorius Juanas C. Lashearas.

Dėl vidinio skeleto sandaros ląstelės gali įgauti įvairias formas. Citoskeletas tai besikryžiuojančių baltyminių siūlų (fibrilių) tinklas, kuris aktyviai dalyvauja ląstelėms judant, suformuodamas sąlyčio regionus ant ląstelių membranos. Judant vienas fibrilės galas gali išsitempti, o kitas sutsitraukti. „Šioje srityje trūko tik apskaičiuoti mechanines jėgų sąnaudas, ką mes ir padarėme, ir dabar turime puikų modelį, kuris padės ateityje. Mes jau sukūrėme mutantines “Dictyostelium„ ląsteles, kurių pagalba detaliau išsiaiškinsime kiekvieną judėjimo ciklo etapą ir suprasime kiekvienos biocheminės reakcijos funkciją šioje suderintoje sistemoje,“ komentavo Richardas Firtelas, ląstelės ir vystymosi biologijos profesorius, kuris taip pat dalyvavo tyrime. „Dictyostelium“ judant mokslininkai užfiksavo tempimo jėgas 1000 kartų didesnes, nei sveria pati ląstelė. Tai tas pat, kaip 90 kg sveriantis sportininkas keltų 90 tūkst. kilogramų svorį.

„Dictyostelium“ ląstelių citoskeletas visąlaik yra taip įtemptas, nors judėjimo ciklo metu įtempimas gali kisti. Kuo dažniau gali pasikartoti judėjimo ciklas, tuo greičiau ląstelė juda. Mokslininkai ištyrė mutantines „Dictyostelium“ ląsteles, kurios nesintetino “talin„ baltymo, atsakingo už sukibimą. Tyrėjų nuostabai mutantinės „Dictyostelium“ judėjo taip pat greitai kaip ir nemutantinės, o tai reiškia, kad citoskeleto įtempimas yra daug svarbesnis judėjimui, nei sukibimo taškų formavimas.

„Organizme esančios įvairios ląstelės juda skirtingu greičiu, atsakydamos į skirtingus stimulus. Mes visų ląstelių tipų nestudijavome, tačiau susiejome mechanines jėgas su ląstelėse vykstančiais cheminiais pokyčiais. Šis tyrimas mums padės suprasti daugelio žmogaus genetinių ligų ir vystymosi sutrikimų priežastis,“ mano Richardas Firtelas. Paveikslėlyje pavaizduoti keli nufilmuoti kadrai, kaip ląstelės juda paviršiumi. Skirtingos spalvos atitinka veikiančias įtempimo jėgas.

Plačiau: MokslasPlius

Komentarai (0)