Клітини всередині живих ембріонів використовують крихітні трубочки для пересилання пакетів

У Парижі 1930-х років листи та невеликі посилки можна було доставити через розгалужену мережу підземних пневматичних труб, що перепліталися містом.

Клітини всередині ембріонів живих риб виконують подібну функцію на мікрорівні. У дослідженні, доступному в архіві попереднього рецензування bioRxiv, дослідники з Франції стали свідками того, як довгі тонкі трубки перевозили вантажі між клітинами всередині ембріонів зебрових риб.

“Це дослідження є першою демонстрацією функціональних тунельних нанотрубок в живому ембріоні”, – повідомляють автори.

Вперше клітини, що простягають вусики до інших клітин, були помічені в 2004 році. Відтоді ракові клітини були спіймані на тому, що вони використовують ці “нанотрубчасті магістралі”, як соломинки, щоб всмоктувати енергетичні потужності, відомі як мітохондрії, зі здорових клітин.

В експериментах на чашках Петрі тунельні нанотрубки, які простягаються до 100 мікрометрів у довжину, схоже, забезпечують важливу послугу міжклітинного транспорту для хімічних речовин, месенджерної РНК, білків, органел, вірусів і бактерій. Ці нанотрубки можуть відігравати певну роль у розвитку раку, хвороби Альцгеймера, ВІЛ та SARS-CoV2.

Спостерігати за роботою міні-поштових систем у чашці Петрі – це одне, але зовсім інша справа – перевірити, що така ж мережа існує всередині складної 3D-структури, як жива тварина. Усередині багатоклітинних живих істот так багато всього, що тонкі волокна можуть легко загубитися в шумі.

“Клітини дуже щільно упаковані, що унеможливлює спостереження міжклітинних структур, якщо всі клітини промарковані”, – пишуть дослідники.

Французькі дослідники подолали цю складність, відстежуючи ріст вусиків всередині прозорих ембріонів зебр, що швидко розвиваються.

На 16-клітинній стадії розвитку кожного ембріона вони вводили в одну клітину мРНК, що мітить мембрану. Цей барвник поширювався мозаїчно, коли клітина ділилася – впливаючи на одні клітини, але не на інші. Це висвітлило павутину тонких волокон, що з’єднують клітини.

Тунельні нанотрубки відрізнялися від інших вусиків тим, що утворювали безперервні нитки довжиною понад 5 мікрометрів.

Коли ембріон досяг стадії гаструли, близько 35 відсотків мічених клітин були з’єднані тунельними нанотрубками.

На цьому малюнку з статті показано (А) мембраномарковану мРНК, яку вводять в ембріон, (Б) стрілки, що вказують на різні типи виступів, які з’єднують клітини, і (В) малюнок цих з’єднань. (Коренкова та ін./bioXriv)

Рух розчинних матеріалів і об’ємних предметів є “визначальною особливістю тунельних нанотрубок з відкритим кінцем”, пишуть дослідники.

Щоб підтвердити наявність цієї риси у риб’ячих ембріонів, дослідники ввели в клітини білок Dendra2, який є занадто великим, щоб пройти через інші міжклітинні канали (наприклад, джапсові з’єднання між сусідніми клітинами). Потім вони спостерігали ознаки того, як громіздкий білок переходив з однієї клітини в іншу.

Команда також вводила в клітини барвник мРНК, який мітив мітохондрії з однієї клітини, а потім спостерігала, як ці мітохондрії транспортуються через нанотрубку до віддаленої клітини.

Ця стаття була доступна як препринт в bioRxiv..