Клетки нашего тела способны разговаривать друг с другом так же, как это делают люди. Эта коммуникация позволяет органам нашего тела работать синхронно, что, в свою очередь, позволяет нам выполнять широкий спектр задач, с которыми мы сталкиваемся ежедневно. Одним из таких средств связи являются «туннельные нанотрубки» или тротилы. В статье, опубликованной в Nature Communications, исследователи из Института Пастера во главе с Кьярой Зурзоло обнаружили, благодаря передовым методам визуализации, что структура этих нанотрубок бросает вызов самой концепции клетки.
Как следует из их названия, TNT представляют собой крошечные туннели, которые соединяют две (или более клетки) и позволяют транспортировать между ними самые разные грузы, включая ионы, вирусы и целые органеллы. Предыдущие исследования, проведенные той же группой (подразделение мембранного транспорта и патогенеза) в Институте Пастера, показали, что ТНТ участвуют в межклеточном распространении патогенных амилоидных белков, вызывающих болезни Альцгеймера и Паркинсона. Это побудило исследователей предположить, что они служат основным путем распространения нейродегенеративных заболеваний в головном мозге и, следовательно, представляют собой новую терапевтическую мишень для остановки прогрессирования этих неизлечимых заболеваний. ТНТ также, по-видимому, играют важную роль в устойчивости рака к терапии. Но поскольку ученые до сих пор очень мало знают о ТНТ и о том, как они связаны или отличаются от других клеточных выступов, таких как филоподии, они решили продолжить свои исследования, чтобы глубже изучить эти крошечные трубчатые соединения.
Догмат о ячейке под вопросом
Поэтому требуется лучшее понимание этих крошечных трубчатых соединений, поскольку ТНТ могут иметь огромное значение для здоровья и болезней человека. Решение этой проблемы было очень трудным из-за хрупкой и преходящей природы этих структур, которые не выдерживают классические методы микроскопии. Чтобы преодолеть эти препятствия, исследователи объединили различные современные методы электронной микроскопии и визуализировали ТНТ при температурах ниже нуля.
Используя эту стратегию визуализации, исследователи смогли расшифровать структуру ТНТ в мельчайших деталях. В частности, они показывают, что большинство TNT, которые ранее считались одиночными соединениями, на самом деле состоят из нескольких меньших по размеру отдельных туннельных нанотрубок (iTNT). Их изображения также показывают наличие тонких проводов, соединяющих iTNT, что может способствовать повышению их механической стабильности. Они демонстрируют функциональность iTNT, показывая транспорт органелл с помощью покадровой визуализации. Наконец, исследователи использовали тип микроскопии, известный как «FIB-SEM», для получения трехмерных изображений с достаточным разрешением, чтобы четко определить, что TNT «открыты» с обоих концов, и, таким образом, создать непрерывность между двумя клетками. «Это открытие бросает вызов догме о клетках как об отдельных единицах, показывая, что клетки могут открываться соседям и обмениваться материалами без мембранного барьера», - объясняет Кьяра Зурзоло, руководитель отдела мембранного транспорта и патогенеза в Институте Пастера.
Новости в расшифровке межсотовой связи
Применяя рабочий процесс визуализации, который улучшает и устраняет предыдущие ограничения инструментов, используемых для изучения анатомии ТНТ, исследователи обеспечивают первое структурное описание ТНТ. Важно, что они обеспечивают абсолютную демонстрацию того, что это новые клеточные органеллы с определенной структурой, очень отличной от известных клеточных выступов. «Описание структуры позволяет понять механизмы, участвующие в их формировании, и обеспечивает лучшее понимание их функции в переносе материала непосредственно между (цитозолем) двух связанных клеток», - говорит Кьяра Зурзоло. Кроме того, их стратегия, сохраняющая эти тонкие структуры, будет полезна для изучения роли ТНТ в других физиологических и патологических состояниях
Эта работа является важным шагом на пути к пониманию межклеточной коммуникации через TNT и закладывает основу для исследований их физиологических функций и их роли в распространении частиц, связанных с такими заболеваниями, как вирусы, бактерии и неправильно свернутые белки..
Видео, в котором команда Кьяры Зурзоло рассказывает об этих результатах исследования: