Меняются ли механические свойства клеток после удаления ядра

23.10.20Российские ученые определили механические свойства клеток, из которых удалили ядро, и выяснили, что они выдерживают умеренные нагрузки не хуже, чем обычные клетки. Исследование поможет уточнить роль клеточного ядра и приблизиться к пониманию природы некоторых заболеваний, при которых изменяются его свойства. Результаты опубликованы в Journal of Nanobiotechnology.Ядро – крупнейшая органелла клеток эукариот, и, помимо хранения и воспроизведения наследственной информации, оно обеспечивает сопротивление внешним механическим нагрузкам, которые могут влиять на процессы, протекающие в ядре. С изменением механических свойств ядра связаны такие заболевания, как прогерия, мышечная дистрофия и рак.Твердость ядра ученые оценивают по-разному: одни исследования доказывают, что это самая твердая часть клетки, другие – что оно относительно мягкое, по крайней мере мягче структур цитоскелета («каркаса» клетки). Последние эксперименты показывают, что все устроено немного сложнее: при небольших деформациях свойства ядра определяются хроматином (комплекс ДНК и белков, основной материал хромосом), а при сильной деформации в игру вступает ядерная ламина – довольно жесткая белковая сеть, поддерживающая мембрану ядра изнутри. Кроме того, жесткость ядра может зависеть от его взаимодействия с цитоскелетом и баланса веществ внутри него и снаружи (в цитоплазме), от типа клетки, ее возраста и состояния.Авторы исследования решили проверить, насколько велика роль ядра в поддержании формы и обеспечении механики самой клетки. Для этого существуют как косвенные методы, так и прямой – сравнить свойства обычных клеток и клеток без ядра. В экспериментах авторы работы использовали два типа клеток: фибробласты (клетки соединительной ткани) крыс и клетки фибросаркомы (одного из типов опухолей мягких тканей) человека. У части этих клеток ученые выделили ядра и получили структуры трех видов: обычные клетки с ядром, клетки без ядра (цитопласты) и изолированные ядра клеток, окруженные тонкой клеточной мембраной (нуклеопласты). Наличие или отсутствие ядра в клетках подтвердили путем флуоресцентной и конфокальной микроскопии – с их помощью можно с высокой точностью рассмотреть внутреннюю структуру клетки, окрашенной флуоресцентной краской. Механические параметры клеток (модуль Юнга) ученые измеряли с помощью атомно-силового микроскопа в режиме силового картирования. Этот метод позволяет с высоким разрешением измерить жесткость различных участков клетки путем продавливания ее поверхности специальным зондом. Измерения проводили над всей клеткой, в том числе в области над ядром или над тем местом, где оно должно быть у безъядерной клетки.Исследование показало, что удаление ядра не сделало клетки мягче, наоборот, их жесткость даже немного выросла. Нуклеопласты же были намного мягче, чем цитопласты и обычные клетки. Таким образом, ученые сделали вывод, что за поддержание формы клетки отвечает главным образом не ядро, а сеть актинового цитоскелета, по крайней мере в тех случаях, когда клетку деформируют не слишком сильно.Традиционно ядру приписывают определяющую роль в функционировании клетки. Многие представляют ядро не только как самую большую, но и как самую жесткую структуру внутри клетки. Вопрос, на который хотел ответить мы – насколько же ядро влияет на глобальную биомеханику клетки. К нашему удивлению, удаление ядра не привело к существенному изменению жесткости клетки. Конечно, требуются дальнейшие исследования, проверка данных для больших деформаций и воздействующих сил. Но имеющиеся данные говорят, что даже при отсутствии ядра, организующего центра клетки, она способна поддерживать механическую жесткость, необходимую для сопротивления внешним механическим воздействиям,– пояснил первый автор статьи, ведущий научный сотрудник отдела современных биоматериалов Сеченовского университета Юрий Ефремов.В исследовании приняли участие ученые Сеченовского университета и Федерального научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» Российской академии наук. Работа поддержана Российским научным фондом (РНФ), грант №19-79-00354.Пресс-служба Первого МГМУ им И. М. СеченоваThe post Меняются ли механические свойства клеток после удаления ядра appeared first on Поиск - новости науки и техники.