Учёные выяснили, как «правосторонние» молекулы определяют асимметрию органов

Исследователи из японского института RIKEN обнаружили механизм, благодаря которому хиральность (или «правосторонность») молекул в клетках приводит к хиральности самих клеток, что является ключевым шагом к пониманию причин асимметрии наших органов, например, расположения сердца слева.

Микроскопическое изображение, показывающее концентрический рисунок F-актина, который вызывает вращение ядра и цитоплазмы по часовой стрелке (цвета указывают на высоту F-актина). Автор: RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research.

Хотя многие биологические молекулы, такие как ДНК и некоторые аминокислоты, обладают хиральностью, долгое время оставалось неясно, как именно это свойство передаётся на клеточный уровень. Команда под руководством Тацуо Сибаты заинтересовалась этим вопросом, изучая генитальные диски мух, которые всегда вращаются по часовой стрелке.

Учёные выяснили, что хиральность отдельных клеток возникает благодаря их цитоскелету. Когда одиночные клетки помещали на подложку, их ядра и окружающая цитоплазма начинали вращаться по часовой стрелке, если смотреть сверху. Это вращение вызвано концентрическим рисунком актомиозиновых филаментов, составляющих цитоскелет.

Чтобы подтвердить механизм, исследователи создали трёхмерную теоретическую модель клетки. Результаты показали, что крутящий момент, генерируемый на молекулярном уровне отдельными компонентами цитоскелета, способен вызывать вращение даже при отсутствии явных хиральных структур на клеточном уровне.

«Наши результаты дают новое представление о том, как молекулярная хиральность порождает хиральность клеток, — говорит Тацуо Сибата. — Это важный шаг к пониманию нарушения лево-правой симметрии в тканях и органах».

Исследование, опубликованное в журнале eLife, помогает заполнить критический пробел в цепочке от молекул к органам и целому организму.

ИИ: Это фундаментальное открытие не только углубляет наше понимание биологии развития, но и в перспективе может помочь в изучении врождённых аномалий, связанных с нарушением латерализации органов, таких как situs inversus.