Впервые различили активные и пассивные движения в клетке

07 мая
Впервые различили активные и пассивные движения в клетке

Если заглянуть внутрь любой клетки в теле прямо сейчас, можно было бы заметить, что отдельные структуры и компоненты внутри нее постоянно движутся.

В то время как некоторые из этих подергиваний и толчков пассивны, другие движения более осознанны, и клеткой активно тратит энергию для перемещения этих компонентов. Новый метод анализа данных улучшает нашу способность различать эти два типа движения, и результаты могут значительно улучшить наше понимание клеточной биологии.

При увеличении масштаба вплоть до микроскопического, частицы в жидкости или газы легко попадают под влияние их окружения. Мы впервые узнали это еще в 1827 году, когда шотландский ботаник Роберт Броун изучал пыльцевые зерна в воде с помощью микроскопа, и заметил, что зерна содержали крошечные частицы, которые перемещались непрерывно.

Теперь мы знаем, что покачивания внутренних частиц клетки происходит из-за их взаимодействия с молекулами воды, которые, при повышенных температурах, обладают бессрочной кинетической энергией. Частицы непрерывно бомбардируют большие компоненты внутри клеток, в результате чего возникает, казалось бы, случайное движение. В честь его первооткрывателю, мы называем это броуновским движением.

Явление настолько распространено, что ученые обычно упускают тот факт, что в клетке движение происходит при тепловом равновесии, и система не прилагает энергию, чтобы переместить компонент, который, если бы не было броуновского движения, оставался неподвижным.

Тем не менее, так бывает не всегда - иногда клетка тратит энергию для перемещения компонента. Вопрос в том, как мы работаем, когда происходит тот или иной тип движения?

Здесь нужен новый аналитический метод, Разработанный исследователями MIT, в сотрудничестве с учеными из Университета Геттингена, Университета Мюнхена, Свободного Университета Амстердама и Йельского университета, он предназначен, чтобы различать, когда движение является активным, а когда пассивным, просто наблюдая за частицами.

Команда использовала видео микроскопию для изучения движения жгутика кадр за кадром, внимательно наблюдая за изменениями в основной цепи и выявляя различные формы, в которые она формируется, когда проходит через полный колебательный цикл.

Если жгутик находился в тепловом равновесии (пассивное движение), возвратно-поступательные переходы между состояниями должны быть сбалансированы, но если наблюдается дисбаланс в переходах, предполагается, что энергия активно расходуется.

Зная, что метод сработал, исследователи провели тогда тот же самый эксперимент с ресничками клетки почки, где они еще раз наблюдали небольшой дисбаланс в переходах. Результаты, представленные в этом случае было более удивительны, что указывает на активные процессы, приводящие движение ресничек, вопреки их пассивному внешнему виду.

Исследование является потенциально революционным, обеспечивая беспрецедентное понимание того, как функционируют клетки, обнажая активные процессы, которые далеко не очевидны на первый взгляд.

Мы хотим увидеть, есть ли конкретная динамика в живых системах - будь то клетки или ткани или целые организмы, - сказал соавтор профессор Никта Фахри.

Это очень важно, потому что с процессом должна быть связана жизненно важная функция, если клетка тратит энергию на него."

Источник

Просмотров: 456