27.09.2013

Как мигрирующие клетки задают себе направление движения

Клетки в эмбрионе перемещаются по градиенту концентрации химического сигнала, но этот градиент они сами себе и создают, по мере движения подчищая за собой сигнальные молекулы.

При развитии зародыша его клетки много мигрируют, чтобы сформировать в нужном месте нужные ткани и органы. И учёные довольно давно пытаются понять, к примеру, как клетки выбирают, куда им направляться. Обычно они перемещаются в одном направлении, и эта однонаправленность, как считается, обеспечивается градиентом концентрации неких веществ, то есть тем, что на пути клеток концентрация этих веществ либо растёт, либо падает.

Но как создаётся этот градиент концентрации?

Исследователи из Европейской молекулярно-биологической лаборатории в Гейдельберге (Германия) полагают, что сами же ползущие клетки его и формируют. Даррен Гилмур и его сотрудники изучали образование боковой линии у зародышей Danio rerio; этот орган чувств у рыб появляется как раз при миграции клеток вдоль тела зародыша, причём по ходу путешествия за клетками остаются своеобразные «колонии», из которых потом и образуются органы боковой линии.

Движутся клетки по химическому следу белков хемокинов, и только в одном направлении. В журнале Nature авторы сообщают, что клетки подчищают за собой молекулы «химического путеводителя», так что позади идущей группы никакого химического следа не оказывается.

Исследователи обнаружили у клеток молекулу-«пылесос», которая собирает молекулы химического сигнала. Чтобы узнать, меняется ли градиент концентрации в пределах мигрирующей группы клеток, учёные метили у них белки-детекторы хемокина так, чтобы те по-разному окрашивали клетки в присутствии больших количеств хемокина и при его отсутствии. Так удалось показать, что клетки в авангарде сталкиваются с большими дозами химического сигнала, но в пределах группы его содержание падает, и арьергардные клетки имеют дело и вовсе с незначительными количествами хемокина. Когда же молекулу-«пылесос» внедряли в нервные клетки, которые находились рядом с клетками зачатка боковой линии, то последние начинали слушаться нервных клеток, создававших теперь разницу в уровне химического сигнала.

Так клетки и обеспечивают себе однонаправленность движения: притягиваясь туда, где химического сигнала много, они его «подъедают», чем закрывают себе дорогу обратно. То есть движение происходит по градиенту концентрации, но этот градиент клетки создают себе сами.

Авторы работы полагают, что такой же механизм работает не только при миграции эмбриональных клеток, но и вообще при всяких перемещениях клеток внутри нашего организма — и даже, например, в случае метастазных клеток, покидающих родную злокачественную опухоль.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru