Подумайте про клітини як про крихітних роботів, що рухаються складним ландшафтом. Але на відміну від машин, які запрограмовані слідувати фіксованим маршрутам, ці біологічні істоти постійно приймають рішення про те, куди йти, навіть без зовнішнього керівництва. Вчених давно дивує цей автономний навігаційний засіб, який життєво важливий для таких процесів, як імунна відповідь і, на жаль, поширення раку. Тепер прорив висвітлює те, як клітини будують свій курс зсередини.
Міждисциплінарна група дослідників з Кореї та Сполучених Штатів на чолі з професорами Вон До Хео та Кванг-Хюн Чо, а також професором Капсан Лі з Університету Джона Гопкінса розгадала цю таємницю. Їхня робота, опублікована в журналі Nature Communications, розкриває раніше невідомий «внутрішній компас», який контролює напрямок клітин.
Секрет криється в групі білків, які називаються сімейством білків Rho (Rac1, Cdc42 і RhoA). Ці крихітні молекулярні машини діють як внутрішні датчики, постійно аналізуючи середовище клітини та впливаючи на її рух.
Раніше вважалося, що ці білки просто поділяють клітину на передню і задню, визначаючи основний напрямок. Але ця нова робота показує набагато складнішу систему в дії. Дослідники розробили вдосконалену техніку візуалізації під назвою INSPECT (Intracellular Separation of Protein Engineered Condensation Technique) для спостереження за взаємодіями білків усередині живих клітин із незрівнянною чіткістю.
Уявіть, що ви прикріплюєте крихітні флуоресцентні маяки до білків — коли вони зв’язуються, вони утворюють видимі кластери всередині клітини, подібно до того, як краплі олії відокремлюються у воді. Це дозволило їм безпосередньо спостерігати, як різні білки Rho поєднуються з іншими компонентами клітини, утворюючи унікальні комбінації, які в кінцевому підсумку визначають напрямок руху клітини.
Вони виявили дві ключові комбінації:
* Cdc42–FMNL : ця пара стимулює лінійний рух, штовхаючи клітину вперед по постійному шляху.
* Rac1–ROCK : ця пара відповідає за маневри повороту, дозволяючи клітині змінювати напрямок і орієнтуватися в складних середовищах.
Щоб підтвердити цей контроль спрямованості, вчені вміло модифікували частину Rac1, щоб порушити його здатність зв’язуватися з ROCK. Цей «зламаний кермо» заважав клітинам ефективно змінювати курс, змушуючи їх рухатися по прямій лінії, незважаючи на зміни навколишнього середовища. Примітно, що ці маніпульовані клітини навіть зберігали свою швидкість незалежно від зовнішніх сигналів, підкреслюючи тісний зв’язок між цією білковою взаємодією та адаптивністю клітини.
Ці проривні дослідження революціонізують наше розуміння стільникової навігації. Вони показують, що рух не є випадковим, а точно запрограмований внутрішнім алгоритмом – динамічною взаємодією білків, які постійно змінюються та реконфігуруються на основі їхніх унікальних зв’язків усередині клітини.
Професор Хео влучно резюмує це: «Клітини не рухаються наосліп; вони мають складну внутрішню програму фокусування». Ці нові знання відкривають захоплюючі перспективи для розуміння механізмів розвитку таких захворювань, як метастази раку та імунна дисфункція. Сама техніка INSPECT обіцяє стати потужним інструментом для розкриття інших біологічних таємниць, пропонуючи безпрецедентне розуміння складного молекулярного танцю, який керує життям.
