Человеческое тело состоит из более чем триллиона клеток, большинство из которых связаны, клетка с соседними клетками.
Как именно работают эти облигации? Что происходит, когда к этим связям прилагается тянущая сила? Сколько времени до того, как они сломаются? Влияет ли лучшее понимание всех этих связей и их реакции на силу на борьбу с болезнями?
Сандживи Сивасанкар, доцент кафедры физики и астрономии штата Айова и сотрудник лаборатории Эймса Министерства энергетики США, возглавляет исследовательскую группу, которая отвечает на эти вопросы, изучая биомеханику и биофизику связывающих белков. клетки вместе.
Исследователи обнаружили три типа связей, когда они подвергли обычные белки адгезии (называемые кадгеринами) притягивающей силе: идеальные связи, связи захвата и проскальзывания. Три облигации по-разному реагируют на эту силу: идеальные облигации не изменяются, улавливающие облигации длятся дольше, а скользящие облигации не так долго.
Выводы только что были опубликованы в онлайн-издании Proceedings of the National Academy of Sciences.
Шивасанкар сказал, что идеальные связи - те, на которые не влияет сила притяжения - не наблюдались ни в одном из предыдущих экспериментов. Исследователи обнаружили их, наблюдая, как зацепляющие связи переходят в скользящие связи.
«Идеальные связи подобны наноразмерному амортизатору», - сказал Сивасанкар. «Они гасят всю силу».
А остальные?
«Замки Catch подобны наноразмерному ремню безопасности», - сказал он. «Они становятся прочнее, когда их тянут. Скользящие связи более традиционны; они ослабевают и ломаются, когда их тянут».
Помимо Шивасанкара, исследователями, опубликовавшими открытие, являются Сабьясачи Ракшит, постдокторский научный сотрудник штата Айова в области физики и астрономии и сотрудник лаборатории Эймса; Кристин Манибог и Омер Шафраз, докторанты штата Айова по физике и астрономии и сотрудники лаборатории Эймса; и Юньсян Чжан, научный сотрудник Калифорнийского университета в Калифорнийском институте количественных биологических наук в Беркли.
Проект был поддержан грантом в размере 308 000 долларов США от Американской кардиологической ассоциации, премией Бэзила О'Коннора в размере 150 000 долларов США от фонда March of Dimes Foundation и стартап-фондов штата Айова Сивасанкара.
Исследователи сделали свое открытие, измерив силу одиночной молекулы с помощью атомно-силового микроскопа. Они покрыли наконечник и поверхность микроскопа кадгеринами, опустили наконечник на поверхность, чтобы могли образоваться связи, потянули наконечник назад, удерживали его и измеряли, как долго сохранялись связи в диапазоне постоянной силы натяжения.
Исследователи предполагают, что связывание клеток «является динамическим процессом; кадгерины адаптируют свою адгезию в ответ на изменения механических свойств окружающей их среды», согласно статье.
Когда вы порежете палец, например, клетки, заполняющие рану, могут использовать защелкивающиеся связи, которые сопротивляются натяжению и силам, воздействующим на рану. По мере того, как силы уходят с заживлением, клетки могут переходить к идеальным связям, а затем к скользящим связям.
Шивасанкар сказал, что проблемы с клеточной адгезией могут привести к заболеваниям, включая рак и сердечно-сосудистые заболевания.
Итак, Сивасанкар сказал, что исследовательская группа занимается другими исследованиями межклеточных связей: «Это начало многого, что предстоит открыть о роли этих типов взаимодействий в здоровой физиологии, а также в заболеваниях. как рак."