Клетки по-разному реагируют на раны разной формы — новое научное видео
Когда на коже возникает рана, эпителиальные клетки начинают согласованно двигаться, закрывая разрыв. Интересно, что форма раневого края определяет способ их миграции: на выпуклой поверхности клетки образуют крупные выросты и «ползут» в пустое пространство, а на вогнутой — стягиваются, сокращая ткань и закрывая дефект.
До сих пор оставалось неясным, как именно клетки распознают эту кривизну. Четыре года назад Симран Равал из Института фундаментальных исследований Тата (Индия) решила изучить этот процесс глубже.
Результаты, опубликованные в Nature Cell Biology, показали: ключевую роль играет эндоплазматический ретикулум (ЭР) — внутриклеточная органелла эукариотической клетки, представляющая собой разветвленную систему из окруженных мембраной уплотненных полостей, пузырьков и канальцев. Эта крупнейшая внутриклеточная органелла меняет форму в зависимости от геометрии раны: становится трубчатой на выпуклых участках и листоподобной на вогнутых. Эти перестройки определяют выбор стратегии движения клетки — перемещение вперед или сокращение.
Ученые составили карту изменений и обнаружили, что ЭР реагирует на кривизну заметнее других частей клетки (лизосом, митохондрий, аппарата Гольджи). Когда его искусственно заставляли формировать трубки вместо листов, клетки меняли поведение: вместо сокращения начинали двигаться.
Оказалось, что перестройки ЭР зависят от динамики актина (белок, который является ключевым компонентом цитоскелета эукариотических клеток) и микротрубочек — структур цитоскелета. На выпуклых краях именно микротрубочки играли главную роль в преобразовании ЭР в трубчатую форму.
Чтобы количественно оценить эти процессы, Прадип Кешаванарайя (Университет Бирмингема, Великобритания) создал математическую модель. Она показала: изменения формы ЭР помогают клеткам снижать напряжение, возникающее во время миграции.
ЭР охватывает клетку от ядра до периферии как единое целое, и любые изменения его структуры способны влиять на каскады сигналов. По сути, он оказался звеном между физической формой раны и биохимическими реакциями клетки.
«Мы знали, что цитоскелет реагирует на механические сигналы, — говорит Равал. — Но оказалось, что и мембранные органоиды, такие как ЭР, тоже способны их чувствовать и перестраиваться».
ЭР, известный прежде всего синтезом белков, способен «чувствовать» форму раны и управлять движением клеток. Открытие смещает фокус исследований заживления ран: оказывается, важны не только биохимические сигналы, но и сама геометрия повреждения. Это может пролить свет на процессы регенерации органов или развитие эмбриона.
