Процес поділу клітини вперше відтворений поза самої клітини

Мітоз - непрямий поділ клітини - найбільш поширений спосіб відтворення клітин.

Новаторський експеримент, проведений в університеті Чикаго, допоміг вченим зрозуміти фізику процесів, завдяки яким клітина здійснює свою діяльність. Адже до сих пір деякі етапи самого фундаментального явища біології - ділення клітини - залишалися для дослідників загадкою.

Клітини здатні переміщатися в просторі. Але найскладніші пересування відбуваються всередині них самих. Це безперервні процеси доставки різних компонентів і поживних речовин, подальша зміна форми клітини і, звичайно, її розподіл.

Механізми, що дозволяють організмам рухатися і змінювати форму - невід'ємна частина всього живого і за всім цим стоять фізичні процеси. Але, незважаючи на всю їх важливість для розуміння біології, велика частина цих процесів мало вивчена", - пояснює важливість проблеми професор Маргарет Гарделя (Margaret Gardel).

Одним з головних учасників ділення клітин є актин - білок, який будує каркас клітини і відповідає за її форму.

Авторів нової наукової роботи цікавили фізичні явища, що керують активністю цього важливого білка. Тому вони звернулися до головної методики, використовуваної в науці - взяли тільки необхідні компоненти і спробували відтворити цікаві для них процеси поза клітиною.

Розуміння того, як діляться клітини, - це самий базовий аспект в спробах створити живе. Це те, в чому ми намагаємося розібратися вже кілька століть", - пояснює професор Гарделя в прес-релізі університету Чикаго.

В процесі експерименту штучно виділений актин мимовільно приймав форму мигдалеподібної краплі. Потім дослідники додавали до актину міозин - основний білок м'язової тканини. Саме він є "мотором" клітини і відповідає за її рух.

Виявилося, що при змішуванні цих двох основних білків, молекули міозину в лічені хвилини "виявляли" середину актинової краплі і рівно в цьому місці розщеплювало  її навпіл.

За словами професора Гарделя, вчені були вражені, побачивши, що сталося. Конструкція, яку сформували актин і міозин, в точності нагадувала так зване веретено поділу - структуру, що забезпечує поділ клітин.

Опишемо докладніше, що ж відбувалося під час експерименту. Довгасті молекули актину прагнуть розташуватися паралельно один одному, утворюючи мигдалевидну краплю (це найбільш енергетично вигідне становище). Довші молекули міозину воліють збиратися в центрі цієї структури, щоб також вишикуватися паралельно молекулам актину.

У міру того як молекули міозину накопичуються в центрі актинової краплі, вони починають склеюватися і утворювати великі кластери. Ці кластери повертаються щодо ниток актину, утворюють перетяжку і згодом розділяють краплю навпіл.

Молекули міозину (білі) збираються в центрі актинової краплі (червона) і ділять її навпіл.

Значення нової наукової роботи важко переоцінити, адже експеримент групи Гарделя вперше настільки детально повторив картину, яка відбувається при розподілі живої клітини.

Спостерігати таке явище не тільки захоплююче, але і корисно для розуміння найважливішого біологічного процесу. Незважаючи на те, що в розподілі живої клітини беруть участь інші типи білків, сам механізм, досить імовірно, заснований на тих же принципах.

Це саме те, що ти повинен розуміти, щоб створювати такі речі, як, наприклад, штучні тканини для лікування ран", - вважає професор Гарделя.

Отримані результати говорять про те, що в основі складних біологічних процесів лежать прості фізичні принципи. Надалі ця знахідка вчених може привести до створення нових штучних матеріалів для самих різних областей застосування.

Наукова робота дослідницької групи професора Маргарет Гарделя опублікована у виданні PNAS.