Клеточные биологи из Германии и США разработали устройство для измерения механической нагрузки на межклеточные контакты, которые обеспечивают целостность клеточных слоев, – десмосомы. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Наша кожа – самый большой орган, который выступает в качестве защитного «экрана» от внешних воздействий. Ее задача – выдерживать самые разные нагрузки. Она должна быть в состоянии растягиваться, но не разрываться под воздействием больших нагрузок. Для выполнения этой механической функции существуют специальные «узлы», так называемые десмосомы, которые прочно связывают клетки между собой. Люди, у которых нарушена работа десмосом, страдают от серьезных кожных заболеваний. До сих пор было непонятно, как механические силы воздействуют на отдельные компоненты десмосом. Международная группа исследователей разработала прибор для анализа молекулярных сил в этих точках сцепления. В работе приняли участие клеточные биологи из Института молекулярной клеточной биологии в Университете Мюнстера, Института биохимии Макса Планка, Университета Людвига Максимилиана в Мюнхене и Стэнфордского университета в США.
Устройство для измерения механической нагрузки на межклеточные контакты работает по тому же принципу, что и миниатюрные пружинные весы. Датчик измерения силы содержит два флуоресцентных красителя, которые связаны с растяжимым пептидом. Пептид действует как пружина, которая растягивается всего на несколько пиконьютонов, – что, в свою очередь, приводит к изменению яркости красителей. Исследователи могут увидеть это изменение с помощью микроскопа, чтобы можно было определить механические различия в отдельных «узлах». В своих экспериментах исследователи обнаружили, что десмосомы не подвергаются никаким механическим воздействиям, пока отсутствуют внешние силы. Если клетки вытягиваются – как это часто происходит в коже – то механическое напряжение становится очевидным в десмосомах. Эти формы напряжения зависят от величины силы и ее ориентации. «Когда уровень механического напряжения незначителен, нагрузка ложится на другие структуры в клетке. Но если уровень воздействия увеличивается, то на помощь приходят десмосомы», – резюмирует Анна-Лена Кост (Anna-Lena Cost) из Института Макса Планка, одна из ведущих авторов исследования.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение