Клетки создали «цитоплазматические пассаты», чтобы перемещать вещества внутри себя
Растворимые белки внутри мигрирующей клетки перемещаются не за счет случайной диффузии, а с помощью направленных потоков жидкости. Эти течения генерирует особый безмембранный барьер из сокращающихся молекул. Механизм работает как микроскопический насос и целенаправленно сгоняет растворенные «стройматериалы» точно к растущему краю клетки.
Во время движения клетке необходимо постоянно доставлять новые молекулы к своему переднему краю, чтобы строить клеточный каркас или мембрану. Крупные органеллы и везикулы едут по микротрубочкам с помощью моторных белков, однако растворимые молекулы лишены таких «двигателей».
Долгое время биологи считали, что эти белки просто хаотично диффундируют в вязкой цитоплазме, пока случайно не достигнут нужного места. Но математические модели показывали: обычная диффузия работает слишком медленно и рассеивает материал во все стороны, что никак не объясняет высокую скорость клеточного движения.
Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, отследили движение растворенных веществ в клетке. Для этого разработали метод микроскопии, который назвали FLOP (Fluorescence Leaving the Original Point), что на русском означает «плюх». Ученые внедрили в мышиные клетки нейробластомы и фибробластов фотоактивируемые белки, которые начинают светиться только под воздействием ультрафиолета. Во время эксперимента биологи непрерывно светили тонким лазером в одну точку внутри клетки и наблюдали, куда и с какой скоростью распространяется светящееся пятно.
Данные микроскопии показали, что растворимые молекулы перемещаются к переднему краю направленным потоком со скоростью примерно 3,6 микрометра в секунду. Это почти в 50 раз быстрее, чем в обратном направлении движутся нити самого клеточного каркаса. Ученые назвали эти потоки «цитоплазматическими пассатами» — в честь постоянных ветров, дующих между тропиками.
Чтобы проверить механическую природу транспортной системы, работу моторного белка миозина II химически блокировали ингибитором блеббистатином. После добавления блеббистатина течение полностью остановилось: молекулы стали медленно и симметрично расплываться в разные стороны по законам хаотичной диффузии.
Трехмерная визуализация выявила причину этих течений. Передняя часть ползущей клетки (ламелла) отделена от остального клеточного тела плотной дугообразной стеной из молекул актина и миозина. Эта структура функционирует как безмембранный барьер — белковый конденсат. Молекулы миозина непрерывно сокращают эту сеть, физически выдавливая внутриклеточную жидкость строго вперед. Барьер действует как полупроницаемая плотина: пропускает жидкость к краю клетки, но сильно затрудняет отток белков обратно.
Исследователи отметили абсолютную неспецифичность этого насоса. В отличие от молекулярных моторов, которые химически распознают только конкретный груз, внутриклеточное течение (адвекция) подхватывает все элементы: мономеры актина, белки клеточной адгезии и даже искусственно внедренные инертные флуоресцентные красители. Когда биологи точечно перерезали лазером одну из белковых дуг барьера, локальное течение нарушилось, передний край клетки на этом участке мгновенно остановился и втянулся внутрь.
Клетки используют законы гидродинамики для управления собственным движением. Формирование динамических отсеков с помощью сокращающихся белковых стен позволяет перекачивать цитоплазму и концентрировать ресурсы там, где они необходимы. Этот физический механизм объясняет, как биологические системы координируют направленный транспорт молекул без участия специализированных химических путей и изолирующих липидных мембран.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые из МФТИ и Объединенного института ядерных исследований завершили комплексный анализ поведения констант связи Стандартной модели на высоких энергиях. Используя ренормализационную группу, авторы оценили вероятность того, что наш вакуум — физическое состояние, в котором существует все вещество во Вселенной,— рано или поздно «провалится» в более глубокое энергетическое состояние.
Если у вас есть выбор между лестницей и лифтом, выбирайте лестницу. Согласно результатам нового исследования, у людей, регулярно поднимающихся пешком по лестнице, риск скончаться от сердечно-сосудистых проблем ниже на 39%, а от любых других причин — на 24%, чем у тех, кто пользуется лестницей лишь иногда.
Ученые напрямую визуализировали квантовые структуры, которые лежат в основе высокотемпературной сверхпроводимости. Эксперимент восполнил давний пробел между поведением одиночных частиц и возникновением сверхпроводящего тока, показав, как изолированные электронные «дырки» внутри кристалла объединяются в квазиодномерные молекулы.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Эксперимент физиков из ЦЕРН позволил рассмотреть поведение глюонов внутри атомных ядер с беспрецедентной точностью. При сверхвысоких плотностях эти элементарные частицы переставали размножаться и начинали объединяться. Это помогло найти подтверждение теории «глюонного насыщения», а не принятого «ядерного затенения» для определенного диапазона сверхвысоких энергий.
Со стороны профессия летчика-испытателя часто выглядит как череда опасных полетов, требующих бесстрашия и способности мгновенно импровизировать. В действительности ее основу составляют методика, дисциплина, технические знания и умение честно рассказать о каждой особенности машины. Его задача — не просто поднять самолет в воздух, но и понять, насколько точно он выполняет команды, предсказуемо ли ведет себя на сложных режимах и какие изменения необходимо внести в конструкцию или систему управления.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии