Исследователи обнаружили, что клетки быстро распознают даже незначительные изменения в окружающей среде посредством механочувствительных ионных каналов. Такие структуры отвечают за многие процессы как на уровне отдельных клеток, так и на уровне всего организма. Например, благодаря этим каналам мы можем чувствовать прикосновения. Исследование опубликовано в журнале Advanced Science.
Живые клетки воспринимают множество различных стимулов, поступающих из окружающей среды. Например, механическое напряжение воспринимается с помощью ионных каналов PIEZO1. Это белковые комплексы в мембране клеток, которые закрыты, когда механического воздействия на клетку нет, но открываются при растяжении мембраны. Открытие происходит за тысячные доли секунды и приводит к притоку кальция в клетку. Этот процесс играет ключевую роль во многих физиологических функциях: например, именно он отвечает за то, что мы чувствуем прикосновения. Открытие механически управляемых ионных каналов было удостоено Нобелевской премии в 2021 году.
Авторы нового исследования решили узнать, как механические стимулы влияют на открывание каналов PIEZO1. Исследователи вырастили на стеклянной подложке эпителиальные клетки, в которых содержался белок-индикатор уровня кальция. Благодаря такой «метке» ученые следили за переносом иона через каналы. Исследователи искусственно вызывали незначительные смещения подложки, действуя на нее лазерным светом разной яркости.
Эксперимент показал, что клетки способны воспринимать деформации подложки величиной всего 40 нанометров (0,000040 мм), которые происходят за тысячные доли секунды. Впервые ученым удалось отследить, как канал PIEZO1 открывается в результате физического изменения внеклеточной среды.
Кальций необходим клеткам для самых разных процессов, поэтому даже небольшие изменения в его количестве могут иметь серьезные последствия для клеточных функций. Исследование показывает, что клетки способны ощущать мельчайшие механические изменения в окружающей среде, и эти движения обнаруживаются путем изменения потока ионов кальция через клеточную мембрану, то есть посредством ионных токов.
«Наши следующие шаги — изучить факторы регуляции этих механически управляемых ионных каналов. Наша цель также состоит в том, чтобы получить более широкое понимание того, что происходит после первых секунд восприятия внешнего стимула», — отмечает Сойл Нимарк из Университета Тампре.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
