Выяўлена новая геаметрычная форма, якая дазваляе ўпакоўваць эпітэліяльныя клеткі ў трохмернай форме пры стварэнні выгнутых тканін і органаў.
Кожны жывы арганізм пачынаецца з адзінага ячэйка, якія затым дзеляцца на больш клетак, якія далей дзеляцца і падпадзяляюцца да мільярдаў клетак утвараюцца для стварэння ўсяго арганізма. Гэта адзін з самых загадкавых аспектаў біялогія як з клетак утвараюцца спачатку тканіны, а потым органы. Па сутнасці, простая структура эмбрыёна, утвораная ўсяго некалькімі клеткамі, становіцца жывым арганізмам са складанымі органамі. Напрыклад, мільёны эпітэліяльных клетак збіраюцца разам, утвараючы чалавек скура, наш самы вялікі орган і наймацнейшы бар'ер. Калі наш скура быў цалкам роўнай паверхняй, вядомыя геаметрычныя фігуры можна было скласці разам, каб стварыць скуру. Але паколькі наша цела не плоскае, гэтыя эпітэліяльныя клеткі павінны выгінацца і выгінацца. Эпітэліяльныя клеткі не толькі ўтвараюць вонкавы пласт нашай скуры, але і высцілаюць яе кроў сасудаў, а таксама органаў ва ўсіх жывёл. Калі эмбрыён развіваецца, тканіны (зробленыя з клетак) згінаюцца і ўтвараюць складаныя трохмерныя формы, якія потым становяцца такімі органамі, як сэрца або печань і г. д. Пачатковыя блокі эпітэліяльных клетак «рухаюцца» і «злучаюцца» разам, каб арганізавацца і шчыльна ўпакавацца, каб надаць органу яго апошнюю трохмерную форму. памернай формы, так як большасць органаў з'яўляюцца выгнутымі структурамі. З-за гэтага патрабавання крывізны зразумела, што эпітэліяльныя клеткі, якія высцілаюць органы, павінны прыняць форму калонкі або бутэлькі, каб мець магчымасць атачаць органы, пакуль эмбрыён расце. Эпітэліяльныя клеткі таксама выконваюць іншыя функцыі, такія як стварэнне бар'ера супраць інфекцый і засваенне пажыўных рэчываў.
Адкрыта новая форма!
У сваім даследаванні, апублікаваным у Nature Communications, даследчыкі з Севільскага ўніверсітэта (Іспанія) і Універсітэта Ліхай (ЗША) прыйшлі да высновы, што эпітэліяльныя клеткі прымаюць форму, падобную на «скручаныя прызмы». Гэтая новая цвёрдая геаметрычная форма атрымала назву "скутападобны'. Такая форма дазваляе эпітэліяльным клеткам дасягнуць сваёй мэты - забяспечыць трохмернае пакрыццё для органаў. Скутоід - гэта структура, падобная на прызму, з шасцю бакамі з аднаго боку і пяццю з другога, а таксама трохкутнай гранню на адным з доўгіх краёў прызмы. Гэтая унікальная структура скутоіда дазваляе ўкладваць іх разам з чаргаваннем пяці і шасцібаковых канцоў, што дазваляе ствараць выгнутыя паверхні. Гэтая назва не існуе ў геаметрыі і была выбрана даследчыкамі пасля ўважлівага разгляду і з-за падабенства скутоіда з формай шчытка жука, які з'яўляецца заднім канцом грудной клеткі насякомых.
Скутоідная форма багатая
Даследчыкі выкарыстоўвалі тэхніку вылічальнага мадэлявання з выкарыстаннем дыяграм Вороного. Гэта найбольш часта выкарыстоўваецца інструмент для разумення геаметрычных фігур у розных галінах. Эксперыменты па мадэляванні паказалі, што па меры павелічэння крывізны ў тканіны клеткі, якія складаюць гэтыя тканіны, выкарыстоўвалі больш складаныя формы, чым проста слупкі і формы бутэлек, як лічылася раней. Эпітэліяльныя клеткі прымаюць форму, якая раней не апісвалася, і гэтая канкрэтная форма дапамагае клеткам зрабіць іх больш энергаэфектыўнымі, максімізуючы ўстойлівую ўпакоўку. Даследчыкі ўважліва паглядзелі на трохмерную ўпакоўку розных тканін у розных жывёл, каб прааналізаваць іх погляды. Эксперыментальныя дадзеныя ўсталявалі, што эпітэліяльныя клеткі сапраўды прымаюць вельмі падобныя 3D матывы, прадказаныя з дапамогай вылічальнага мадэлявання. Дык вось, гэта новая форма скутоід дапамагае згінацца і выгінацца і дазваляе найбольш аптымальным спосабам заставацца стабільнай упакоўкай клетак. Пасля таго, як усталявалі, што існуе новая форма, даследчыкі даследавалі ў іншых арганізмах наяўнасць скутоіднай формы, і яны выявілі, што гэтая форма прысутнічала ў вялікай колькасці. Гэтыя скутоідныя формы таксама былі знойдзены ў эпітэліяльных клетках рыб зебры і слінных залозах пладовых мушак, і асабліва ў тых рэгіёнах, дзе тканіны патрабавалася больш выгінацца, а не мець плоскі выгляд.
Гэта вельмі цікавае і ўнікальнае адкрыццё, якое можа пашырыць наша разуменне і дапамагчы нам кантраляваць трохмерную арганізацыю органаў (марфагенез). Гэта можа праліць больш святла на тое, што адбываецца, калі орган не фарміруецца правільна, што прыводзіць да захворванняў. Гэта магло б аказаць вялікую дапамогу ў галіне вырошчвання штучных органаў і тканкавай інжынерыі, паколькі будаўнічыя будаўнічыя лесу з правільнай структурай упакоўкі прывядуць да лепшых вынікаў. Адкрыццё гэтай новай формы мае патэнцыйнае прымяненне ў розных навуковых галінах.
***
Крыніца (я)
Гомес-Гальвес П і інш. 2018. Скутоіды - гэта геаметрычнае рашэнне трохмернай ўпакоўкі эпітэлія. Прырода Камунікацыі. 9 (1).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05376-1
***
