Белки морских моллюсков дают возможность управлять прозрачностью клеток и изучать некоторые внеклеточные структуры.
Гранулы рефлектина в клетках / Gorodetsky, Chatterjee et al., Nature Communications, 2020
Биологи из Калифорнийского университета в Ирвайне смогли сделать клетки почек человека светонепроницаемыми. В этом им помог обитатель морских глубин — опалесцирующий кальмар. Благодаря наличию особых белков это существо способно менять прозрачность своего тела и тем самым спасаться от хищников.
«В течение тысячелетий люди были очарованы прозрачностью и невидимостью, которые стали источником вдохновения для философских размышлений, научно-фантастических книг и многочисленных академических исследований, — говорит Атроули Чаттерджи, ведущий автор статьи, опубликованной в Nature Communications. — Наш проект <…> направлен на разработку и конструирование клеточных систем и тканей с контролируемыми свойствами для передачи, отражения и поглощения света».
Объектом интереса Чаттерджи и его коллег стали женские особи опалесцирующих кальмаров Doryteuthis opalescens. При появлении хищника поблизости моллюски способны быстро менять цвет своих полосок на мантии с прозрачного на почти полностью белый, чем они отпугивают врага.
Как это происходит с биохимической точки зрения, ученые пока не знают. Известно лишь, что за смену цвета отвечает слой лейкофорных клеток, расположенный под поверхностью кожи кальмара. В клетках этого слоя содержатся особые органеллы — лейкосомы, заполненные белками-рефлектинами. В ответ на изменение концентрации солей или воздействие биохимических медиаторов рефлектины меняют свою структуру, отражая больше света, что делает клетку непрозрачной.
Ученые встроили ген рефлектина в клетки человеческих почек. Уже через сутки после внедрения генетического вектора в отдельных клетках наблюдались скопления рефлектина, собиравшегося в гранулы. Кстати, это является уникальным свойством отражающих белков: так, когда ученые заставляли те же клетки производить красный флуоресцентный белок, он равномерно распределялся по всему объему.
Наблюдая за культурой клеток при помощи фазово-контрастного микроскопа, исследователи заметили, что клетки, в которых синтезировался рефлектин, были более контрастными на фоне субстрата, то есть стали по-другому отражать свет. Затем ученые попробовали изменить прозрачность клеток: для этого они увеличили концентрацию соли в культуральной жидкости вдвое. После такого структура светоотражающих белков поменялась — и клетки стали непрозрачными.
Исследование проведено не просто ради интереса. Изменяя прозрачность клеток, можно отслеживать их распределение в культуре и органоидах, а возможно — и в живых организмах. Также склонность рефлектинов мигрировать и собираться возле клеточной мембраны позволяет исследовать такие структуры, как экзосомы (внеклеточные пузырьки, выделяемые мембраной в межклеточное пространство).
Ранее мы писали о том, зачем змеям нужен замысловатый камуфляж в виде узора на спине, и что стеклянным лягушкам обеспечивает прозрачная кожа.
