«Отечественное изучение изучает, как клетки практически ощущают собственный путь в окружающей среде, к примеру в мышцах либо костях», — сообщил Нед Уингрин, доктор наук наук о жизни Говарда А. Приор из Принстона и доктор наук молекулярной биологии и Университета интегративной геномики Льюиса-Сиглера. . «Эти ткани очень сильно неупорядочены в клеточном масштабе, и клетка может создавать измерения лишь в близи от нее», — сообщил он. «Мы желали смоделировать данный процесс». Изучение было опубликовано 18 июля в издании Nature Communications.ткани и Органы тела опутаны богатой клетчаткой структурой, известной как внеклеточный матрикс, которая снабжает клеткам базу для жизни, дифференциации и движения для исполнения определенных функций. Клетки взаимодействуют с данной матрицей, вытягивая липкие белки с поверхности клетки и притягивая соседние волокна.
Прошлая работа, в которой по большей части употреблялись неестественные плоские поверхности, продемонстрировала, что клетки смогут применять эту тактильную обратную сообщение для определения эластичности либо жесткости в ходе, именуемом механочувствительностью. Но потому, что волокна естественной матрицы все связаны в хаотичную трехмерную сеть, было неясно, сколько нужной информации клетка имела возможность бы почерпнуть, чувствуя собственный яркое окружение.
Дабы узнать это, исследователи создали компьютерную симуляцию, которая имитировала обычную клетку в матрице, складывающейся из белка коллагена, что содержится в коже, костях, соединительной ткани и мышцах. Команда кроме этого смоделировала клетку в сети фибрина, сильного, волокнистого белка, из которого состоят тромбы.
Дабы совершенно верно обрисовать состав этих сетей, исследователи трудились с Чейзом Бродерсом, бывшим научным сотрудником Принстона Льюиса-Сиглера, что на данный момент есть доктором физических наук в Мюнхенском университете Людвига-Максимилиана, и его сотрудниками Луизой Яверт и Стефаном Мюнстером, дабы сперва создать физические модели матриц, применяя подходы, первоначально созданные в группе сотрудника Дэвида Вейца, системного биолога из Гарвардского университета. После этого аспирант Принстона Фарзан Бероз применял эти модели для воссоздания виртуальных предположений коллагеновых и фибриновых сетей в компьютерных моделях.
Посредством этих виртуальных сетей Бероз, Бродерс и Вингрин имели возможность бы задать вопрос: смогут ли клетки собирать нужную данные об эластичности либо жесткости внешней среды, чувствуя ее окружение? В случае если ответ хороший, то открытие прольет свет на то, как клетки смогут изменяться в ответ на это окружение. К примеру, эта работа может оказать помощь растолковать, как раковые клетки смогут определять, что они достигли органа, имеющего верный тип каркаса для помощи роста опухоли, либо как клетки, попавшие в рану, знают, что начинают секретировать белки, содействующие ее формированию. выздоровление.
Применяя математику, исследователи вычислили, как сети будут деформироваться, в то время, когда соседние волокна будут натянуты клетками. Они поняли, что и коллагеновая, и фибриновая сети содержат конфигурации волокон с страно широким диапазоном коллективной жесткости, от достаточно эластичной до весьма твёрдой, и что эти области смогут пребывать конкретно рядом между собой.
В следствии у клетки возможно два соседних зонда, один из которых определяет твердость, а второй — мягкость, что затрудняет обучение клетке методом механочувствительности, в каком типе ткани она обитает. «Мы были поражены, найдя, что окружение клетки может очень сильно различаться кроме того на маленьком расстоянии», — сообщил Вингрин.Исследователи заключили , что для получения правильной оценки внешней среды клетка обязана перемещаться, и изменять форму, к примеру удлиняться, дабы покрыть другую область матрицы. «То, что мы нашли в отечественном моделировании, соответствует тому, что нашли экспериментаторы, — сообщил Вингрин, — и открывает новые,« умные »стратегии, каковые клетки смогут применять, дабы нащупать собственный путь через тканевую среду».