Новое исследование показывает, что клетки организма меняют свою форму, чтобы закрыть такие щели, как раны, при этом часть клетки изгибается в зависимости от изгиба щели и организации внутренних структур клетки.

Эпителиальные клетки выстилают поверхность тела изнутри и снаружи, образуя барьер, защищающий от физических повреждений , патогенов и обезвоживания. Они играют ключевую роль в усвоении питательных веществ и выведении продуктов жизнедеятельности, а также в выработке таких веществ, как ферменты и гормоны.

Учёные обнаружили, что эндоплазматический ретикулум (ЭР) этих клеток меняет свою форму по-разному. Когда щель изгибается наружу (становится выпуклой), ЭР принимает трубчатую форму, а когда щель изгибается внутрь (становится вогнутой), ЭР принимает плоскую форму листа.

Исследователи обнаружили, что толкающие силы на краях, изогнутых наружу, и тянущие силы на краях, изогнутых внутрь, изменяют форму ЭР посредством разных механизмов.

Если зазор имеет выпуклые края, клетки используют ползающие движения с широкими плоскими расширениями, но в случае вогнутых краев наблюдается движение «кисетного» типа, когда клетки сокращаются, чтобы стянуть края вместе.

Публикуя свои результаты в журнале Nature Cell Biology , исследователи из Великобритании и Индии отмечают, что способность ЭР реорганизовываться в ответ на кривизну края и определять способ миграции эпителия подчеркивает его решающую роль в поведении клеток.

Ученые использовали специальные методы для создания крошечных зазоров в клеточных слоях и использовали передовые методы визуализации и математические модели, чтобы понять, как ЭР меняет форму и помогает эпителиальным клеткам двигаться.

Доктор Симран Равал из Института фундаментальных исследований Тата в Хайдарабаде, проведший большую часть экспериментов, отметил: «Заживление ран — важная реакция на травму. Наше исследование открывает новые возможности для изучения механизмов, лежащих в основе закрытия эпителиальных щелей, и их более широкого влияния на здоровье и развитие заболеваний, выявляя новую роль ЭР в этом процессе».

Доктор Прадип Кешаванараяна, разработавший математическую модель, будучи научным сотрудником Бирмингемского университета, отметил: «Роль эндоплазматического ретикулума в движении клеток — это не просто захватывающее научное открытие, но и потенциально революционный подход к различным методам лечения и терапии. Использование математических моделей для понимания механизмов восстановления клеток может привести к разработке более эффективных методов лечения ран, новых методов регенерации повреждённых тканей или более глубокому пониманию механизмов распространения раковых клеток, что приведёт к разработке новых стратегий предотвращения или замедления метастазирования».

Автор-корреспондент, профессор Фабиан Спилл из Бирмингемского университета, прокомментировал: «Этот проект стал прекрасным примером плодотворного междисциплинарного сотрудничества. Ранее мы изучали эндотелиальные монослои — клетки, выстилающие кровеносные сосуды , — и исследовали, как механические и геометрические характеристики регулируют зазоры в монослое, которые могут вызывать проницаемость».

Эксперименты выявили новую, неожиданную связь между формой органелл и клеток, а также поведением монослоя. Сочетание этих прекрасных экспериментов Симрана и его коллег с математической моделью, разработанной Прадипом, привело к выявлению нового механизма сенсорной механики и геометрии, опосредованного органеллами.

Профессор Тамал Дас, автор-корреспондент Института Тата, добавил: «Это исследование началось с открытия, сделанного Симраном, который наблюдал центральную роль ЭР в механотрансдукции — процессе, посредством которого клетки преобразуют механические стимулы из окружающей среды в биохимические сигналы».

«Механотрансдукция имеет основополагающее значение для ряда физиологических функций, включая осязание, слух и равновесие, и изучалась в контексте коллективной миграции клеток. Наше сотрудничество сформировало теоретическую основу и углубило понимание лежащих в основе механизмов. Наши эксперименты и моделирование в совокупности раскрывают новую роль ЭР в этом процессе».