MyGameNews.ru

Найдите самые свежие мировые новости со всего мира на MYgamenews, вашем онлайн-источнике для освещения международных новостей.

Механический сигнал – источник решения о гибели клетки

Гидравлическая нестабильность решает, кто умирает, а кто живет

У многих видов, включая человека, клетки, ответственные за воспроизводство, половые клетки, часто сильно взаимосвязаны и разделяют цитоплазму. в гермафродитах кенофобия elegansдо 500 половых клеток связаны друг с другом в половых железах, тканях, производящих яйцеклетки и сперму. Эти клетки располагаются вокруг центрального цитоплазматического «прохода» и обмениваются цитоплазматическим материалом, который способствует росту клеток, в конечном итоге производя яйца, готовые к оплодотворению.

В предыдущих исследованиях исследователи обнаружили, что C. elegans Гонады производят больше половых клеток, чем требуется, и только половина из них вырастает в яйца, а остальные сжимаются и умирают из-за физиологического апоптоза, запрограммированной гибели клеток, которая происходит в многоклеточных организмах. Теперь ученые из Дрезденского биотехнологического центра (BIOTEC), Института молекулярной клеточной биологии и генетики Макса Планка (MPI-CBG) и Группы передового опыта по физике жизни (PoL) Дрезденского технического университета, Институт физики Макса Планка сложных систем (MPI-PKS)), Институт Флэтайрон, Нью-Йорк, и Калифорнийский университет в Беркли, нашли доказательства, чтобы ответить на вопрос, что определяет судьбу этой клетки между жизнью и смертью в зародышевой линии.

Гидравлическая нестабильность определяет объем

Гидравлическая нестабильность определяет объемы половых клеток и воздушных шаров. Слева: изображение двух воздушных шаров, соединенных центральной трубкой. Любой новый воздух, проходящий через белую трубку, раздувает красный шар вместо синего. Справа: конфокальное изображение вращающегося диска взаимосвязанных половых клеток C. elegans. Кортикальный актин, показывающий кору клеток, выделен фиолетовым цветом, а миозин, определяющий отверстия зародышевых клеток, через которые клетки обмениваются цитоплазматическим материалом, показаны зеленым. Предоставлено: Технический университет Дрездена.

Предыдущие исследования выявили генетическую основу и биохимические сигналы, которые приводят к физиологической гибели клеток, но механизмы, которые определяют и инициируют апоптоз в отдельных половых клетках, остаются неясными. По мере созревания половых клеток вдоль гонад нематоды они сначала коллективно увеличиваются в размерах и становятся однородными. В исследовании, только что опубликованном в Nature Physics, ученые показывают, что этот однородный рост внезапно превращается в гетерогенный рост, где некоторые клетки становятся больше, а некоторые – меньше.

READ  Advanced Astrophysics Code - это быстрая модель столкновений звезд.

Исследователь Николя Шартье из группы Стефана Гриля, соавтор исследования, объясняет: «Путем тщательного анализа размеров зародышевых клеток и потока цитоплазматического материала в живых червях и разработки теоретического моделирования мы выявили гидравлическую нестабильность, которая усиливается. случайные начальные небольшие различия в размере, приводящие к тому, что некоторые половые клетки увеличиваются в размере за счет сокращения других клеток. Это явление сопоставимо с двухбаллонной нестабильностью, известной физикам. Эта нестабильность возникает, когда два резиновых шара одновременно надуваются. в попытке надуть их. Будет надут только большой воздушный шар, потому что его давление Внутреннее меньше, чем меньший воздушный шар, и, следовательно, его легче надуть ».

Это то, что играет роль в отборе зародышевых клеток: эти перепады давления имеют тенденцию дестабилизировать гомологичное образование с одинаковыми размерами половых клеток, так называемая гидравлическая нестабильность, приводящая к большему росту зародышевых клеток за счет меньших клеток. искусственно уменьшая размер половых клеток с помощью теплового насоса (счастливая случайность Метод: сфокусированный индуцированный светом цитоплазматический поток), команда показала, что уменьшенные объемы клеток вызывают их экструзию и гибель, указывая на то, что, как только клетка становится меньше критического размера, стимулируется апоптоз и клетка умирает.

Используя конфокальную визуализацию, исследователи могут отобразить весь организм живого червя, чтобы получить полную и точную картину размеров всех клеток гонад, а также обмена жидкости между клетками. Стефан Гриль, представитель выдающейся группы по физике жизни (PoL) и руководитель междисциплинарной работы, добавляет: «Эти результаты очень захватывающие, потому что они показывают, что решение о жизни и смерти в клетках является механическим по своей природе и связано с компоненты ткани … помогает понять, как организм автоматически выбирает, какую клетку выбрать. Она станет яйцом. Более того, это исследование является еще одним примером отличного сотрудничества между биологами, физиками и математиками в Дрездене ».

READ  NASA Juno полетит к Ганимеду, спутнику Юпитера: NPR

Ссылка: «Гидравлическая нестабильность, приводящая к принятию решения о гибели клеток в штамме нематод» Николас Т. Чартье, Аргядип Мукерджи, Джулия Пфансальтер, Себастьян Фуртуер, Бен Т. Ларсон, Анатоль В. Фрич, Рана Амини, Мориц Крессинг, Франк Голичер, Стефан В. Гриль 20 мая 2021 г., Природа Физика.
DOI: 10.1038 / s41567-021-01235-x