Впервые ученые воссоздали деление клеток вне клетки

«Механизмы, которые позволяют организмам перемещаться и изменять форму, присущи жизни, и все они основаны на физике», – сказала Маргарет Гардель, профессор физики в Чикагском университете. – Но несмотря на то, насколько они важны для нашего понимания биологии, многие из них остаются не изученными».

Гардель провела исследование, которое впервые воссоздает механизм клеточного деления вне клетки. Эксперимент помогает ученым понять физику, с помощью которой клетки выполняют свою повседневную деятельность, и однажды это открытие может привести к медицинским прорывам, идеям для новых видов, материалов или даже искусственных клеток.

Клетки движутся по всему телу, но некоторые из наиболее сложных движений происходят внутри клетки, поскольку она доставляет ингредиенты и материалы с места на место, выравнивается или расширяется и разделяется, чтобы воссоздать себя. Одним из ключевых игроков в этом танце считается актин – белок, который собирается в стержни и структуры.

Команда Гардель хотела понять физику, стоящую за действиями актина. Они обратились к одному из основных способов, которые ученые используют для этого вопроса: взять ингредиенты и попытаться построить их вне клетки.

Фото: Молекулы миозина (белые) собираются в центре палочковидных молекул актина (красные) / Weinrich et al

Ученые выделили актиновые белки и наблюдали, как они образуют капли, которые принимают миндалевидную форму. После добавления миозина («моторные» белки, присутствующие в мышцах), они спонтанно обнаружили центр между двумя концами капли и разделили каплю на две.

Находясь в капле, молекулы актина в форме палочек соединяются параллельно, чтобы минимизировать конфликт, образуя миндальную форму. Более длинные молекулы миозина собираются в центре, чтобы оставаться параллельными актину. Но по мере того, как собирается больше миозинов, они начинают слипаться, образуя кластеры, которые наклоняются, а не оставаться параллельными – так что происходит сжатие и разделение на две части. Это первый такой подробный взгляд на то, как клетка может выполнить эту задачу.

Гардель сказала, что наблюдать за этим процессом – как живые существа используют структуру капли для формирования большего количества жизни – не только увлекательно, но и полезно. Хотя типы белков различны в клеточном делении, основные принципы, вероятно, похожи.