Только сильно ориентированы вместе
Ищет ли сперма одинокого морского ежа яйцеклетку самки морского ежа посреди моря, лейкоциты одинокий захватчик в человеческом теле или бактерия что-то питательное между кишечными ворсинками: во всех случаях отдельные клетки часто следуют по слабому химическому следу, который исходит от их желаний. К настоящему времени очень подробно описаны клеточные инструменты, которыми пользуются подвижные бактерии в поисках пищи. Однако новые открытия всегда вызывали новые вопросы, и именно это произошло с исследователями, открывшими механизм, с помощью которого сенсоры питания бактерий достигают своей удивительной чувствительности. Когда бактерии отправляются за своими любимыми лакомствами, им нужен острый нюх или хотя бы что-то подобное. Бактериальный заменитель носа состоит из нескольких различных типов белков-рецепторов, встроенных в наружную клеточную мембрану, каждый из которых реагирует на минимальное количество различных аттрактантов. Наиболее распространены те типы рецепторов, которые отвечают за восприятие необходимых бактериям аминокислот серина или аспарагиновой кислоты. Когда молекула аминокислоты связывается с соответствующим рецептором, это запускает цепь передачи сигнала внутри клетки, которая после нескольких промежуточных станций в конечном итоге влияет на движение жгутиков или жгутиков - хлыстообразных клеточных придатков, обеспечивающих передвижение клетки.
Кстати, хеморецепторы бактерий неравномерно распределены по всей клеточной поверхности: многие рецепторы скорее сосредоточены в очень небольшом пространстве в передней области бактерии - они образовали рецепторные кластеры. Джон Паркинсон, Питер Эймс и некоторые их коллеги из Университета штата Юта теперь интересуются более глубоким значением таких скоплений рецепторов.
Исследователи сначала создали мутантов, у которых рецепторы были распределены равномерно по поверхности бактерий, а не скучились вместе - и с удивлением обнаружили, что бактерии больше не способны к хемотаксису, хотя сами их отдельные рецепторы должны продолжать функционировать отлично. Тесная пространственная связь между рецепторами, по-видимому, была необходима для того, чтобы вся система вообще функционировала.
В дальнейших экспериментах с мутациями ученые сделали новые удивительные открытия. Они знали, что нормальные рецепторные кластеры всегда содержат вместе рецепторы серина и аспарагиновой кислоты: теперь они создали мутантов, у которых было нарушено формирование одного из двух типов рецепторов. Однако мутанты без функционального рецептора серина больше не могли обнаруживать аспарагиновую кислоту, и, наоборот, мутанты без рецепторов аспарагина также больше не могли обнаруживать серин.
У исследователей есть только одно объяснение этому: рецепторы, по-видимому, всегда работают вместе в своего рода командной работе. Определенный активированный рецептор также запускает нисходящую цепь передачи сигнала соседнего рецептора, даже если он вообще не стимулировался. Это может значительно увеличить выходной сигнал. Именно такой эффект усиления через соседние сенсоры в рецепторном кластере был невозможен у различных мутантов - вот почему, по словам Паркинсона, эти мутанты «могли лишь бессмысленно спотыкаться, не распространяясь».
Основной биохимический механизм до сих пор неизвестен ученым, но их результаты показывают, что всегда есть три группы из двух отдельных рецепторов, работающих вместе в рецепторных кластерах. По-видимому, они связаны друг с другом через общие сигнальные молекулы. Здесь также должна быть важна здоровая смесь типов рецепторов: тормозной рецептор, вероятно, вряд ли будет запускать те же сигнальные цепи, что и рецептор, сигнализирующий о пищевых компонентах - взаимное подкрепление, вероятно, не имело бы смысла в этом случае.
Исследователи бактерий продолжат работу над исследованием функции усилителя сигнала - они надеются, что их результаты могут также дать новый импульс для исследования ориентации других хемотаксически ориентированных типов клеток. Однако Паркинсон не оспаривает тот факт, что сперматозоиды и лейкоциты морского ежа имеют совершенно разные механизмы движения и сенсорные рецепторы: «Как мы когда-нибудь сможем анализировать очень сложные клетки, если мы даже не понимаем организмы как простые? как бактерии?"