Laboratórne experimenty s vysokým rozlíšením ukazujú, ako bunky „jedia“ – riešia 40-ročný problém v bunkovej biológii

Nová štúdia odhaľuje, ako bunkové membrány tvoria „ústa“, ktoré bunkám umožňujú konzumovať veci okolo nich.

„Rovnako ako naše stravovacie návyky formujú v podstate čokoľvek v našom tele, bunky ‚požierajú‘ pre zdravie našich buniek,“ povedal hlavný autor štúdie Comert Kural, docent fyziky na Ohio State University. „A vedci stále nechápu mechanizmus, ako sa to stalo.“

Nedávno publikovaná štúdia v časopise vývojová bunkazistili, že vnútrobunkový mechanizmus bunky je zostavený do vysoko zakrivenej košíčkovitej štruktúry, ktorá sa nakoniec vyvinie do uzavretej klietky. Vedci predtým predpokladali, že štruktúra začala ako plochá mriežka.

Zakrivenie membrány je dôležité, povedal Kural: Riadi tvorbu vreciek, ktoré presúvajú látky dovnútra a von z bunky.

Vrecká obsahujú látky okolo bunky, ktoré sa tvoria okolo extracelulárnej tekutiny, a potom sa premenia na vezikuly – drobné vaky veľkosti jednej milióntiny červených krviniek. Vezikuly prenášajú veci dôležité pre zdravie bunky – napríklad proteíny – do bunky. Môžu ich však uniesť aj patogény, ktoré môžu infikovať bunky.

Ale otázka, či sa vrecká tvoria z membrán, ktoré sa predtým považovali za ploché, mátla výskumníkov už takmer 40 rokov.

„Bola to kontroverzia v bunkových štúdiách,“ povedal Kural. „A dokázali sme použiť fluorescenčné zobrazovanie s vysokým rozlíšením, aby sme skutočne videli tieto vrecká v živých bunkách, a tak môžeme odpovedať na otázku, ako sú vytvorené.

„Jednoducho povedané, na rozdiel od predchádzajúcich štúdií sme namiesto vytvárania snímok vytvorili filmy buniek vo vysokom rozlíšení,“ povedal Kural. „Naše experimenty ukázali, že proteínové lešenia začnú deformovať základnú membránu hneď, ako sa dostanú na miesta tvorby vezikúl.“

Kural povedal, že je to v rozpore s predchádzajúcimi hypotézami, že proteínové lešenia bunky musia prejsť energeticky náročnou reorganizáciou, aby sa membrána zakrivila.

Spôsob, akým bunky konzumujú a vylučujú vezikuly, hrá dôležitú úlohu pre živé organizmy. Postup pomáha vyčistiť zlý cholesterol z krvi; Prenáša aj nervové signály. Je známe, že tento proces sa rozkladá pri mnohých chorobách, vrátane rakoviny a Alzheimerova choroba Choroba.

„Pochopenie pôvodu a dynamiky vezikúl viazaných na membránu je dôležité – možno ich použiť na dodávanie liekov na medicínske účely, ale zároveň ich unášajú patogény, ako sú vírusy, aby vstúpili do buniek a infikovali ich,“ povedal Kural. . „Naše výsledky sú dôležité nielen pre naše pochopenie základov života, ale aj pre vývoj lepších terapeutických stratégií.“

Odkaz: „znova Endocytické klatrínové povlaky vyvíjajú zakrivenie v počiatočných štádiách ich formovania“ Nathan M. Wiley, Joshua P. Ferguson, Ata Akate, Scott Huber, Umidahan Jokbarova, Salih Silahli, Semal Kekz, Farah Hassan, Henry C. Chang, Alex Traveset, Siu autori: Lee, Roya Zandi, Dong Lee, Eric Betzig, Emanuel Kokuchi a Comert Kural, 12. novembra 2021, vývojová bunka,
DOI: 10.1016/j.devcel.2021.10.019

Emanuel Cocuchi, odborný asistent na Ohio State College of Pharmacy, bol spoluautorom štúdie s výskumníkmi z UC Berkeley, UC Riverside, Iowa State University, Purdue University a Čínskej akadémie vied.