Впервые ученые смогли наблюдать за смертью, движущейся через клетку, и измерять скорость, с которой она движется.
На видео зафиксирован процесс апоптоза, генетически запрограммированной смерти клеток через отмеренный ей для жизни промежуток времени. “Волна смерти” прошла по клетке со скоростью 3 микрометра или 0,003 миллиметра в минуту.
Волновая сигнализация проходящая по клетке и убивающая её, называется триггерной волной, точно такую же можно рассмотреть в больших масштабах во время лесных пожаров, например. Также как и смерть, процесс деления клеток включается триггером. Волны такого типа неоднократно находили при изучении работы мозга. Однако, впервые учёные зафиксировали триггерную волну во время смерти клетки от старости.
«Эта работа является еще одним примером того, как природа использует эти триггерные волны — снова и снова», — сказал биохимик Джеймс Феррелл из Стэнфордского университета: «Это повторяющаяся тема в клеточной регуляции. Бьюсь об заклад, мы скоро увидим это в учебниках.»
Апоптоз является одной из наиболее изученных форм гибели клеток. Это процесс, при котором тело избавляется от старых, ненужных или нездоровых клеток (например, несущих мутации) не нанося вреда окружающей ткани.
Но даже так, процесс не становится менее загадочным. Например, он не всегда останавливает мутировавшие клетки от становления раковыми, или он доходит до крайне разрушительного эффекта, убивая даже здоровые клетки в случае нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона и Альцгеймера.
Если мы хотим выяснить, как это происходит — и, в зависимости от ситуации, либо помочь процессу, либо замедлить его — нам нужно знать, как регулируется апоптоз, говорят исследователи.
Чтобы увидеть апоптоз в клетке, исследователи использовали яйцо африканской когтистой лягушки. Они удалили цитоплазму из яйца — весь материал, кроме ядра, и поместили его в трубку. Затем они инициировали апоптоз, используя зеленый флуоресцентный белок, который светится, когда происходит апоптоз.
Зелёное свечение двигалось вниз по трубке с постоянной скоростью, указывая на то, что апоптоз распространялся через триггерные волны, в отличие от химической диффузии, гораздо более медленного метода общения.
На следующем шаге учёным нужно было увидеть, прошел ли этот процесс также в клетке в ее естественном состоянии, но поскольку яйца лягушек довольно непрозрачны, использование флуоресцентной микроскопии не было бы столь полезным.
Но когда исследователи вызвали апоптоз в неповрежденной яйцеклетке, они заметили, что ее цвет изменился, потемнев, когда клетка умерла. Изменение произошло в изогнутой волне по всей ее поверхности с постоянной скоростью, что указывает на триггерную волну.
Когда учёные проанализировали яйца, они обнаружили активированные каспазы-типы ферментов, которые играют важную роль в программируемой гибели клеток в яйцах, которые подверглись этому изменению цвета. У живых яиц, с другой стороны, не было этих активированных каспаз.
Они определили, что как только начинается гибель клеток, каспазы активируются. Затем они распространяются на другие близлежащие каспазы, и так далее, и так далее, как те падающие доминошки.
Теперь команда хочет организовать поиск триггерных волн в иммунных реакциях,чтобы выяснить какую роль механизм может играть в распространении иммунной реакции по телу.
