Здоровье клеток частично поддерживается двумя типами движения их ядрышек, обнаружила группа ученых. Это двойное движение в окружающей жидкости, как сообщается, расширяет наше понимание того, что способствует здоровому функционированию клеток, и указывает на то, как его нарушение может повлиять на здоровье человека..
«Ядрышковая дисфункция может привести к заболеванию, включая рак», - объясняет Александра Зидовска, доцент кафедры физики Нью-Йоркского университета и старший автор исследования, опубликованного в журнале eLife.«Таким образом, понимание процессов, ответственных за поддержание формы и движения ядрышка, может помочь в создании новых методов диагностики и лечения определенных человеческих недугов».
Недавние открытия показали, что некоторые клеточные компартменты не имеют мембран, которые ранее считались необходимыми для удержания клетки вместе. С тех пор исследователи пытались понять силы, которые поддерживают целостность этих строительных блоков жизни в отсутствие этих мембран.
То, что было замечено, является характером этого поведения. В частности, эти отсеки действуют как капли жидкости, сделанные из материала, который не смешивается с жидкостью вокруг них - подобно маслу и воде. Этот процесс, известный как разделение фаз жидкость-жидкость, в настоящее время считается одним из ключевых принципов клеточной организации.
В своем исследовании исследователи сосредоточились на наиболее известном примере такой капли клеточной жидкости: ядрышке, который находится внутри клеточного ядра и жизненно важен для синтеза клеточного белка.
«Хотя жидкоподобная природа ядрышка изучалась ранее, его связь с окружающей жидкостью неизвестна», - объясняет Зидовска, соавтор исследования с Кристиной Карагин, докторанткой Нью-Йоркского университета, и Шеннон Хейли, студентка Колледжа искусств и наук Нью-Йоркского университета во время работы, а сейчас докторант Калифорнийского университета в Беркли. «Эта взаимосвязь особенно интригует, учитывая, что окружающая жидкость - нуклеоплазма - содержит весь человеческий геном».
Тем не менее, неясно, как две жидкости взаимодействуют друг с другом.
Чтобы лучше понять эту динамику, ученые изучили движение и слияние ядрышек человека в живых клетках человека, отслеживая их форму, размер и гладкость их поверхности. Метод изучения слияния ядрышковых капель был создан командой в 2018 году и описан в журнале Physical Review Letters.
Их последнее исследование показало два типа парных движений ядрышков или «танцев»: неожиданно коррелированное движение до их слияния и отдельное независимое движение. Более того, они обнаружили, что гладкость поверхности ядрышка зависит как от изменений экспрессии генов, так и от состояния упаковки генома, который окружает ядрышки.
«Ядрышко, самая большая капля, обнаруженная внутри клеточного ядра, играет очень важную роль в старении человека, реакции на стресс и общем синтезе белка, находясь в этом особом состоянии», - отмечает Зидовска. «Поскольку ядрышки окружены жидкостью, содержащей наш геном, их движение приводит в движение гены вокруг них. Следовательно, поскольку геном в окружающей жидкости и ядрышки находятся в чувствительном равновесии, изменение одного может повлиять на другое. Нарушение этого состояния потенциально может привести к болезни."