Jak molekulární motory pohánějí buněčnou lokomoci

Jedním z divů mikroskopického světa je schopnost buněk měnit tvar, dělit se a dokonce se pohybovat vlastní parou. Mechanika těchto procesů je řízena buněčným cytoskeletem, vláknitou sítí aktinových vláken, která poskytuje jakési vnitřní lešení.

Toto lešení je poseto molekulárními motory zvanými myosin, které uchopí aktinová vlákna a začnou táhnout, jako hospodský tým v přetahované lanem. Toto škubání způsobuje, že buňka mění tvar, dělí se a pohybuje.

A přesto, jak přesně soubor motorů táhnoucích za tato vnitřní vlákna může tento proces řídit, není zcela jasné, zvláště když jsou motory a vlákna orientována víceméně náhodně. Jedna konkrétní hádanka je, jak může toto tahání změnit objemové vlastnosti buňky, jako je její tuhost, o mnoho řádů.

Dnes získáváme určitý vhled do tohoto problému díky práci Chase Broedersze a Freda MacKintoshe na Vrije University v Amsterdamu. Tito lidé vytvořili 2D model buněčného lešení vyrobeného z tuhých vláken a posypaných molekulárních motorů uvnitř jeho struktury. Pozorují zajímavý pohled na to, jak lineární chování motorů vede k nelineární změně tuhosti lešení.

Klíčem je, že napětí uvnitř lešení nejsou rovnoměrně rozložena, s čím začít: je zde spousta vůle. To má velký vliv na objemovou vlastnost buňky, což ji v podstatě činí poddajnou.

Zapněte motory a to se rychle změní, říkají Broedersz a MacKintosh. Motory se rychle navíjejí a lešení ztuhne. Říká se, že vnitřní napětí generovaná motory vyřadí ze systému režimy poddajného ohýbání a ponechávají režimy tuhého natahování.

V jistém smyslu, namísto změny vlastností lešení, motory jednoduše odhalují další jeho aspekt, který je jinak skrytý. Takto motory generují nelineární změnu tuhosti, i když je jejich vlastní chování lineární.

Odtud není těžké si představit, jak selektivní tuhnutí a změkčení buněčného lešení v různých částech buňky může vést ke změnám tvaru, buněčného dělení a dokonce i lokomoce.

To je myšlenka, která by mohla mít zajímavé důsledky nejen pro naše chápání buněčné mechaniky. Tyto principy mohou inspirovat design nových aktivních biomemetických materiálů s laditelnými elastickými vlastnostmi, říkají Broedersz a MacKintosh.

Nová generace věcí inspirovaných buňkami. Chladný!

Ref: arxiv.org/abs/1009.3848 : Molekulární motory zpevňují neafinní poloflexibilní polymerní sítě

skrýt