Биологи впервые измерили скорость смерти клетки. Удивительно красивый процесс
Запрограммированная смерть клеток называется апоптозом. Теперь ученым Стэнфордского университета удалось впервые наблюдать за этим процессом и узнать, с какой скоростью он происходит.
Что нового узнали биологи
В ходе нового исследования выяснилось, что сигналы, вызывающие апоптоз, представляют собой каскады волн, движущихся через клетку со скоростью 0,003 миллиметра в минуту. Они называются триггерными волнами. Представьте себе лесной пожар, распространяющийся из одной точки, или круг домино, складывающийся внутрь, – примерно так и работает триггерная волна.
Это важный биологический процесс в повседневной жизни клетки, необходимый для быстрой и надежной передачи информации на большие расстояния. Так, например, у многоклеточных животных триггерные волны участвуют в размножении (делении) клеток – именно с помощью этих волн процесс запускается по всей клетке.
Также с их помощью передаются электрические сигналы между нейронами – структурными единицами нервной системы. Теперь ученые смогли добавить к этому «послужному» списку еще и смерть клеток.
Как проходил эксперимент
Для наблюдения за апоптозом в клетке, исследователи использовали яйцо африканской когтистой лягушки. Они удалили из него весь материал, кроме ядра, и поместили его в пробирку. Затем они инициировали апоптоз и применили зеленый флуоресцентный белок, который светится, когда клетка умирает.
Это зеленое свечение двигалось вниз по пробирке с постоянной скоростью, указывая на то, что апоптоз распространялся все же через триггерные волны, а не через химическую диффузию, происходящую намного медленнее.
Следующим шагом было увидеть, происходит ли этот процесс в клетке также и в ее естественном состоянии. Когда ученые вызвали апоптоз в неповрежденной яйцеклетке, они заметили, что ее цвет изменился после смерти – она потемнела. При этом потемнение происходило изогнутой волной по всей поверхности с постоянной скоростью, что указывает на триггерную волну.
Изучив погибшие яйца, ученые обнаружили в них активированные каспазы - ферменты, играющие важную роль в программируемой гибели клеток. В том же время у живых яиц активированные каспазы отсутствуют. Выяснилось, что они активируются, как только запускается апоптоз. Затем эта активность распространяется на другие близлежащие каспазы и так далее (как те складывающиеся детали домино), пока процесс не захватывает всю клетку..
Почему это исследование так важно
Апоптоз - это процесс, при котором тело избавляется от старых, ненужных или нездоровых клеток (например, пораженных инфекцией или с мутациями, которые могут превратиться в рак), не нанося вреда окружающей ткани.
Некоторые моменты апоптоза по-прежнему остаются загадкой для ученых. Например, он не всегда останавливает мутировавшие клетки от превращения в раковые. Или, наоборот, запускает разрушительные процессы в здоровых клетках, как это происходит в случае нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона и Альцгеймера.
Как отмечают исследователи, если мы хотим выяснить, как это происходит, - и, в зависимости от ситуации, либо помочь процессу, либо замедлить его - нам нужно знать, как регулируется апоптоз. Именно поэтому так важна работа, описанная выше.
Что дальше
Следующий процесс, в котором команда планирует искать триггерные волны, - это иммунная реакция организма. Команда хочет выяснить, играет ли этот механизм роль в том, как иммунный ответ распространяется по всему телу.
Источник: Sciencealert
Комментарии