Kataloniya Biomühəndislik İnstitutu tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Kataloniya Biomühəndislik İnstitutu (IBEC)

Toxumalar saatlarla və hətta günlərlə uzanmanın öhdəsindən necə gəlir? Kataloniya Biomühəndislik İnstitutunun (IBEC) tədqiqatçıları tərəfindən aparılan bir araşdırma gözlənilməz bir cavabı ortaya çıxardı: Hüceyrələr daxili iskelelərini kökündən yenidən təşkil edir və bu müddətdə nüvələrini qoruyucu keratin şəbəkəsindən azad edirlər.

“Nature Physics” jurnalında dərc olunmuş bu əsər toxumaların uzunmüddətli mexaniki qüvvələrə uyğunlaşmasının yeni bir yolunu ortaya qoyur.

Keratin, hüceyrələrə forma və mexaniki möhkəmlik verən zülal filamentləri şəbəkəsi olan sitoskeletin əsas struktur komponentlərindən biridir. Keratinin toxumaları böyük deformasiyalardan qoruduğu uzun müddətdir məlum olsa da, davamlı dartılmaya necə reaksiya verdiyi hələ də məlum deyil.

Bu sualı araşdırmaq üçün tədqiqatçılar mühəndislik yolu ilə hazırlanmış epitel toxumalarını, xüsusi hazırlanmış mikrofluidik dartıcı cihazı, canlı hüceyrə mikroskopiyasını və çoxmiqyaslı hesablama modelləşdirməsini birləşdirdilər.

Onlar müşahidə etdilər ki, toxumalar dartıldıqda keratin dərhal reaksiya vermir. Bunun əvəzinə, bir neçə saat ərzində fərdi filamentlər tədricən qonşu hüceyrələri əhatə edən qalın, ulduz formalı dəstələrə çevrilir və toxuma boyunca hüceyrəüstü şəbəkələr əmələ gətirir.Oyna

00:00

00:05SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

Nüvəni azad edən qüvvələr

“Hüceyrədaxili dinamikanın simulyasiyası göstərdi ki, bu təsirli dəstələri əmələ gətirən eyni proses, nəticədə nüvəni qəfəsindən çıxaran qüvvələr də yaradır”, – deyə hesablama modelini UPC-nin Mülki və Ətraf Mühit Mühəndisliyi kafedrasının tam professoru və CIMNE-nin Yumşaq və Canlı Material İnterfeysləri tədqiqat qrupunun baş tədqiqatçısı Marino Arroyo ilə birlikdə hazırlayan London Kraliça Meri Universitetinin dosenti Marko Pensalfini bildirir.

“Hesablama modelləşdirməsi bizə təcrübələrdə müşahidə etdiklərimizi əsas fiziki mexanizmlərlə əlaqələndirməyə imkan verdi.”

Struktur yenidənqurma üç hüceyrənin birləşdiyi qovşaqlardan başlayır. Keratin filamentləri tədricən bu bölgələrdən yox olur və getdikcə daha qalın dəstələrə toplanır. Diqqətəlayiq haldır ki, proses kollektivdir: Bir neçə təcrid olunmuş hüceyrədə başlayır və sonra qonşularına yayılaraq ortaq keratin şəbəkəsi ilə birləşdirilmiş dəstələnmiş hüceyrələrin genişlənən qruplarını yaradır.

Canlı görüntüləmə bu proqnozu təsdiqlədi: Dəstələr qalınlaşdıqca, nüvə tədricən ətrafdakı keratin torundan ayrıldı və tamamilə ayrıldı və yalnız qalıq miqdarda filamentə bağlı qaldı. Bu “nüvə qəfəsinin açılması” keratin dəstələrinin özlərinin əmələ gəlməsi ilə sıx bağlı olan tədqiqatın ən təəccüblü tapıntılarından biri oldu.

Nüvələr üçün açıq sual

“Tədqiqatımızın qaldırdığı ən maraqlı suallardan biri bu qəfəs açma prosesinin nəticədə nüvəni qoruması, yoxsa daha həssas etməsidir”, – deyə IBEC-də ICREA tədqiqat professoru, İnteqrativ Hüceyrə və Toxuma Dinamikası qrupunun baş tədqiqatçısı və tədqiqatın həmmüəllifi Xavier Trepat bildirib.

“Bir tərəfdən, keratin qəfəsinin çıxarılması nüvəni mexaniki qüvvələrə daha birbaşa məruz qoya bilər. Digər tərəfdən və bəlkə də əksinə olaraq, nüvəni yüksək gərginlikli sitoskelet şəbəkəsindən ayırmaq, qüvvə ötürülməsinin qarşısını alaraq onu qoruya bilər. Bu təsirlərdən hansının üstünlük təşkil etdiyini anlamaq, nüvələrin uzunmüddətli mexaniki stressə necə reaksiya verdiyini araşdıran gələcək tədqiqatları tələb edəcək.”

Tədqiqatçılar həmçinin sitoskeletonun digər əsas komponenti olan aktinin də mühüm rol oynadığını müəyyən etdilər. Aktin və keratin arasındakı molekulyar əlaqələrin zəifləməsi birləşmə prosesini təxminən üç dəfə sürətləndirdi və bu da iki filament sistemi arasındakı qarşılıqlı təsirlərin toxumaların dartılmaya necə uyğunlaşdığının əsas tənzimləyicisi olduğunu göstərdi.

Uzun müddətli dartılmanın baş verdiyi yer

Trepat qrupunun postdoktorluq tədqiqatçısı və tədqiqatın ilk müəllifi Tom Qold deyir: “Bu tapıntılar toxumaların geniş bioloji kontekstlərdə uzunmüddətli dartılmaya necə uyğunlaşdığını daha yaxşı başa düşməyimizə kömək edə bilər”.

“Oxşar mexaniki vəziyyətlər embrional inkişaf zamanı və dəfələrlə genişlənən və büzülən orqanlarda, məsələn, sidik kisəsi və ya süd vəzisində baş verir. Həmçinin düşünürük ki, aşkar etdiyimiz mexanizmlər keratin şəbəkəsinin dəyişdirildiyi xəstəliklərlə əlaqəli ola bilər.”

Mühəndislər tez-tez körpüləri və binaları təkrarlanan yüklərə davam gətirmək üçün möhkəmləndirdikləri üçün bu tədqiqat göstərir ki, öz hüceyrələrimiz də olduqca oxşar bir strategiya inkişaf etdiriblər – toxumaları gündəlik mexaniki qüvvələrə qarşı davamlı saxlamaq üçün daxili iskələlərini daim yenidən qururlar.

Nəşr detalları

Tom Qolde və digərləri, Dartılmış epiteldə hüceyrəüstü keratin yığılmasının və nüvə qəfəsinin açılmasının dinamikası, Təbiət Fizikası (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03371-8

Jurnal məlumatları: Təbiət Fizikası 

Əsas anlayışlar

Hüceyrə quruluşu, fiziologiyası və dinamikasıQarşılıqlı təsirlər və qüvvələrMexaniki və akustik xüsusiyyətlərMexaniki deformasiyaHüceyrəaltı strukturlarSalfetlər

Kataloniya Biomühəndislik İnstitutu tərəfindən təmin edilir