Tajemství vlastního pohybu buňky  
Některé buňky v našem těle mají schopnost se přesouvat po povrchu tkáně nebo do ní proniknout. Vlastnost životně důležitá například pro vývoj embrya, nebo pro imunitní buňky při jejich lovu infekčních patogenů. Ale riziková, když se například z maligních nádorů uvolní buněčná „semínka“ budoucích metastáz. Prozkoumat mechanické a biologické detaily vlastního buněčného pohybu je důležité, ne však jednoduché.

Schéma optické pinzety. Kredit: RockyRaccoon, Wikipedia.
Schéma optické pinzety. Kredit: RockyRaccoon, Wikipedia, volné dílo.

Luštit tajenku buněčné mobility se samozřejmě neobejde bez nejmodernějších přístrojů, jakým je i speciální mikroskop opatřený takzvanou optickou pinzetou. Jde o úzce fokusovaný, frekvenčně přesně podle potřeby vyladěný laserový paprsek, jenž ve zorném poli vězní pozorovaný mikroskopický nebo submikroskopický objekt – nanočástici, malou molekulu nebo i atom. Lépe něž slova o základním principu vypovídá schématický nákres vpravo. K němu už jen dvě informace: za jistých podmínek lze energií laserového paprsku držet pozorovanou mikročástici volně v prostoru, v levitační poloze. O jak významný vynález jde, dokazuje i třetina „nobelovky“, kterou byl v roce 2018 za optickou pinzetu oceněn americký vědec Bellových laboratoří, Arthur Ashkin (1922 – 2020).

Snímek buňky s filopodiemi a nákresy pohybů filopodia – svinování, rotace, ohyb a tah Kredit: Niels Bohr Institute
Snímek buňky s filopodii a nákresy pohybů filopodia – svinování, rotace, ohyb a tah Kredit: Niels Bohr InstituteUniversity of Copenhagen.

 

 

Položme si základní otázku: Jak se buňka v těle pohybuje, jak „prozkoumává“ své okolí? Jak například makrofág v našem těle "vycítí" a uloví nebezpečného mikroba nebo napadenou buňku? Jak buňky vědí, kam se přesunout, aby postupně uzavřely ránu. Veledůležitou roli v těchto (a nejen v těchto) mechanismech hrají „filopodia“ – měnící se membránové výčnělky na povrchu eukaryotických buněk, tenké 0,1–0,3 mikrometrů a délky od několika mikrometrů až po desítky mikrometrů. Každé filopodium obsahuje svazek 10 až 30 vláken vytvořených polymerizací molekul proteinu aktinu.

Opět lépe než slova vypoví obraz - tentokráte video. Znázorňuje mechanizmus cíleného pohybu buňky pomocí filopodií, jež přirůstají na straně směrem k buněčné stěně a degradují na opačném konci vlákna.


Video: Role aktinu v buněčném pohybu

 

Arthur Ashkin, nositel Nobelovy ceny. Snímek z prosince 2018. Kredit:  Bengt Nyman. Wikipedia, CCBY2.0.
Arthur Ashkin, nositel Nobelovy ceny. Snímek z prosince 2018. Kredit: Bengt Nyman. Wikipedia, CCBY2.0.

I když jsou základní poznatky týkajících se filopodií již nějakou dobu známé, podrobnosti, jak se jejich pomocí buňka pohybuje, představují pro vědce výzvu. Zareagoval na ni i dvanáctičlenný tým dánských vědců, povětšinou z Ústavu Nielse Bohra Kodaňské univerzity. Pracoviště má k výzkumu nutné špičkové laboratorní vybavení včetně nejmodernější optické pinzety. Výsledky studie Dáni publikovali v nejnovějším čísle odborného časopisu Nature Communications.

 


Ve výzkumu použili lidské i myší buňky z přesně specifikovaných buněčných linií, které se ve specializovaných biologických pracovištích pěstují pro vědecké účely i po několik desetiletí.

Zaměřili se na zmapování a pak i počítačovou simulaci rozmanitých pohybů, které buněčné filopodia vykonávají a které souvisí s remodelací jejich aktinové výztuže. Popsali ohýbaní a svinování celých výběžků i rotaci nebo kmity jejich rostoucích hrotů. Zdokumentovali také situaci (viz krátké video zde), při níž filopodium uchycené špičkou k mikrokuličce uvězněné v laserové pasti se začne ohýbat, svinovat, čímž se zkrátí a tím na kuličku vyvine tažnou sílu v řádu desítek pikonewtonů.

 

Vedoucí Laboratoře experimentální biofyziky Ústavu Nielse Bohra a jeden z autorů studie, Poul Martin Bendix Kredit: Ola J. Joensen, Niels Bohr Institute, University of Copenhage.
Vedoucí Laboratoře experimentální biofyziky Ústavu Nielse Bohra a jeden z autorů studie, Poul Martin Bendix Kredit: Ola J. Joensen, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen.

 

Vedoucí Laboratoře experimentální biofyziky Ústavu Nielse Bohra a jeden z autorů studie, Poul Martin Bendix, schopnost filopodia přirovnává ke gumičce. Když ji zkroutíme, smrští se. Podobně kombinace kroucení a smršťování filopodií jim dodává pružnost a pomáhá buňce ve směrovém pohybu. O významu studie dodává: "Naše výsledky jsou samozřejmě zajímavé pro ty, jenž zkoumají rakovinné procesy. Maligní buňky jsou nechvalně známé tím, že jsou velmi invazivní. Při zkoumání svého okolí a k cestování tělem spoléhají na účinnost svých filopodií. Odhalení způsobu, jak funkci filopodií rakovinných buněk omezit, možná povede k omezení vzniku metastáz."


Mechanismus, který dánští vědci objevili, využívají různé typy buněk. Kromě těch zmíněných nádorových je důležité studovat funkce filopodií také u embryonálních kmenových, mozkových a jiných buněk, protože na nich je závislý jejich vývoj a tvorba příslušných tkání.

 

Odkazy na kratičká dokumentační videa v rámci doplňkových informací: 1, 2, 3 a další zde pod originálním článkem.


Literatura

University of Copenhagen News, Nature Communications (článek je volně přístupný)

Datum: 31.03.2022
Tisk článku

Související články:

Buněčná seznamka     Autor: Josef Pazdera (07.01.2014)
Zločinci v policejním ředitelství     Autor: Josef Pazdera (10.01.2022)



Diskuze:

Žádný příspěvek nebyl zadán

Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace