Как известно, то, насколько быстро движется клетка, зависит от того, насколько липкая поверхность под ней, но точные механизмы этой связи оставались неуловимыми на протяжении десятилетий. Теперь исследователи из Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка в Ассоциации Гельмгольца (MDC) и Университета Людвига Максимилиана в Мюнхене (LMU) выяснили точную механику и разработали математическую модель, фиксирующую силы, участвующие в движении клеток. Результаты, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), дают новое понимание биологии развития и потенциального лечения рака.
Движение клеток - это фундаментальный процесс, особенно критический во время развития, когда клетки дифференцируются в свой тип клеток-мишеней, а затем переходят в нужную ткань. Клетки также перемещаются, чтобы заживить раны, в то время как раковые клетки движутся к ближайшему кровеносному сосуду, чтобы распространиться на другие части тела.
«Разработанную нами математическую модель теперь могут использовать исследователи для прогнозирования того, как разные клетки будут вести себя на разных субстратах. Понимание этих основных движений в деталях может дать новые цели для прерывания метастазирования опухоли», - сказал профессор Мартин Фальке, один из авторов исследования.
Экспериментаторы во главе с профессором Йоахимом Редлером отслеживали, как быстро более 15 000 раковых клеток перемещались по узким дорожкам на липкой поверхности, где липкость чередовалась между низкой и высокой. Это позволило им наблюдать, что происходит при переходе клетки между уровнями липкости, что более характерно для динамической среды внутри тела.
Затем Фальке и доктор философии Бехнам Амири, используя большой набор полученных таким образом данных, приступили к разработке математического уравнения, которое учитывает элементы, определяющие подвижность клеток. При этом свою математическую модель они стремились сделать наиболее универсальной для разных типов клеток. И это у них получилось. «Редко можно встретить теорию, объясняющую такой широкий спектр экспериментальных результатов», - отметил Фальке.
Когда клетка движется, она выталкивает свою мембрану в направлении движения, расширяя внутреннюю сеть актиновых нитей по мере движения, а затем отслаивает заднюю часть. Как быстро это произойдет, зависит от адгезионных связей, которые образуются между клеткой и поверхностью под ней. Когда таких связей нет, клетка практически не может двигаться, потому что актиновой сети не от чего отталкиваться. Причина в трении: «Когда вы катаетесь на коньках, вы не можете толкать машину, только когда между вашими ботинками и землей имеется достаточное трение», - приводит пример Фальке.
По мере увеличения количества связей, создавая большее трение, клетка может генерировать больше силы и двигаться быстрее, пока не станет настолько липкой, что оторвать задний конец станет намного труднее, что снова замедлит клетку.
Исследователи изучили, что происходит, когда передний и задний концы клетки испытывают разные уровни липкости. Им было особенно любопытно выяснить, что происходит, когда задний конец ячейки становится более липким, чем передний, потому что именно тогда ячейка потенциально может застрять, не имея возможности создать достаточную силу, чтобы оторвать задний конец.
Это могло быть так, если бы адгезионные связи были больше похожи на винты, удерживающие ячейку на подложке. Сначала Фальке и Амири включили этот тип «упругой» силы в свою модель, но уравнение работало только с силами трения. Но именно силы трения позволяют клетке продолжать движение, даже когда связи сзади сильнее, чем спереди, медленно отслаиваясь, как скотч. То есть клетка пусть медленно, но все же передвигается. В настоящее время команда исследует, как клетки перемещаются в двух измерениях, в том числе как они совершают резкие повороты вправо и влево или развороты.
Гигантская структура под Бермудскими островами не имеет аналогов на Земле
Под широко известным загадочным архипелагом скрывается новая загадка Северной Атлантики. Ученые обнаружили странный слой горных пород толщиной 20 километров под океанической корой под Бермудскими островами. Такая толщина никогда не наблюдалась…
JSR: Раскрыт неочевидный секрет хорошего секса
Запланированная интимная близость повышает качество сексуальной жизни и усиливает желание, показало исследование специалистов из Университета Йорка. Работа опубликована в The Journal of Sex Research (JSR). В западной культуре идею «правильной»…
Стоунхендж был лишь центральным элементом более крупного промышленного комплекса
Стоунхендж. Эти культовые скальные башни, возвышающиеся на фоне зеленого поля и серого английского неба, — одно из самых впечатляющих зрелищ в истории человечества. Но это лишь верхушка айсберга. Стоунхендж, этот…
МО: за ночь над Россией сбили 83 украинских БПЛА
Российские средства противовоздушной обороны (ПВО) за ночь уничтожили 83 украинских беспилотных летательных аппарата (БПЛА) над российскими регионами. Об этом сообщили в Минобороны. По данным российского оборонного ведомства, беспилотники самолетного типа…
ФСБ России предотвратила поджог поездов на Кубани
Сотрудники УФСБ России по Краснодарскому краю предотвратили готовящиеся поджоги поездов на железной дороге по заданию украинских спецслужб. Об этом говорится в материалах проверки показаний задержанного, распространенных ведомством. Сотрудники ФСБ РФ…
В Мьянме были похищены трое россиян
Трое россиян были похищены на территории Мьянмы, предположительно, для принудительной работы в мошеннических кол-центрах. Об этом корреспонденту ТАСС сообщили в консульском отделе посольства РФ в Мьянме. Отвечая на вопрос, есть…
Как европейцы будут воевать с Россией, если будут
По Европе бродит призрак войны с Россией, и даже называется время ее начала – 2030 год. Но что может...
JCI: Популярные препараты могут вызывать боли в мышцах
Группа ученых из Колумбийского университета обнаружила, что статины порой становятся источником боли...
- Тебе, наверное, больше сорока?
- С чего ты взял?
- Пишешь без ошибок. Чувствуется Советская школа.
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".