Учёные выяснили, что клетки живых организмов гораздо более «тесные», чем считалось

Представительные инвертированные серые изображения, показывающие подвижность GEM в кишечных (A) и гиподермальных (B) клетках у животных дикого типа или anc-1(e1873). Автор: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adx0952

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе провели уникальное исследование, отследив движение флуоресцентных частиц внутри клеток микроскопических червей Caenorhabditis elegans. Результаты, опубликованные в Science Advances, показали, что цитоплазма в клетках многоклеточных организмов значительно более «тесная» и компартментализированная, чем в культивируемых клетках млекопитающих или одноклеточных дрожжах.

Для наблюдений использовались генетически кодируемые мультимерные наночастицы (GEM) размером около 40 нанометров, которые самособираются в частицы и покрыты флуоресцентными метками. Учёные внедрили ДНК-инструкции для GEM в геном червей, что позволило отслеживать движение частиц с частотой до 50 кадров в секунду.

Оказалось, что в клетках червей GEM двигались в среднем в 50 раз медленнее, чем в культивируемых клетках. Большинство частиц не только были скучены, но и ограничены определёнными областями клетки.

«Это меняет всё. Скученность в клетке влияет на любой процесс, зависящий от движения и взаимодействия молекул, включая доставку лекарств, развитие болезней и реакцию клеток на стресс», — заявил первый автор исследования Сянъи Дин.

Учёные выяснили, что за компартментализацию отвечает крупный белок ANC-1, действующий как каркас, в то время как сама скученность контролируется концентрацией рибосом. Когда производство ANC-1 нарушалось, частицы переставали быть ограничены определёнными частями цитоплазмы, а при одновременном нарушении производства ANC-1 и рибосом движение GEM становилось значительно быстрее и менее ограниченным.

«Клетки используют две взаимодополняющие системы для контроля подвижности частиц. Рибосомы действуют как упаковочный материал в коробке, а сами коробки могут быть белковыми комплексами ANC-1», — пояснил соавтор работы Г.У. Гант Лакстон.

Теперь команда планирует изучить другие типы клеток, включая нейроны, чтобы понять, как цитоплазма изменяется при старении и нейродегенерации. Также в планах — использование GEM для исследования движения частиц у более сложных организмов, начиная с zebrafish (данио-рерио).

ИИ: Это исследование подчёркивает важность изучения клеток непосредственно в живых организмах, а не в культуре, что может радикально изменить наше понимание клеточной биологии и подходы к лечению заболеваний.