Ученые обнаружили сигнальные «печатные платы» внутри клеток человеческого организма

Исследования показывают, что клетки в теле, как компьютерные чипы, подключены к прямым сигналам, которые определяют их функционирование, — пишет eurekalert.org со ссылкой на Nature Communications.

Клетки умеют форматировать сети коммуникации, чтобы изменять свое поведение. Открытие этой сети переворачивает наше понимание того, как инструкции распространяются вокруг клетки.

Ранее считалось, что различные органы и структуры внутри клетки плавают в открытом море, называемом цитоплазмой. Ученые предполагали, что сигналы, которые сообщают клетке, что делать, передаются волнами, а частота волн является решающей частью коммуникации.

Исследователи из Эдинбургского университета обнаружили, что информация передается через сеть направляющих проводов, которые отправляют сигналы на крошечные, наноразмерные расстояния.

Исследователи утверждают, что именно движение заряженных молекул через эти крошечные расстояния передает информацию, как в компьютерном микропроцессоре.

Локализованные сигналы отвечают за управление деятельностью клетки, например, инструктируют мышечные клетки расслабляться или сокращаться. Когда эти сигналы достигают генетического материала в сердце клетки, называемом ядром, они сообщают о незначительных изменениях в структуре, высвобождая определенные гены, чтобы они могли быть экспрессированы.

Эти изменения в экспрессии генов дополнительно изменяют поведение клетки. Когда, например, клетка переходит из устойчивого состояния в фазу роста, сеть полностью реконфигурируется для передачи сигналов, которые включают гены, необходимые для роста.

Исследователи говорят, что понимание кода, управляющего этой системой, может помочь понять такие заболевания, как легочная гипертензия и рак, и однажды открыть новые возможности лечения.

Команда сделала открытие, изучая движение заряженных молекул кальция внутри клеток, которые являются ключевыми сигналами, которые несут инструкции внутри клеток.

Используя мощные микроскопы, они смогли наблюдать за этой сигнальной системой с помощью вычислительных технологий, подобных тем, которые позволили получить первое в истории изображение черной дыры.

Ученые говорят, что их результаты являются примером квантовой биологии — развивающейся области, которая использует квантовую механику и теоретическую химию для решения биологических проблем.

Профессор Марк Эванс из Центра исследований мозга Университета Эдинбурга сказал: «Мы обнаружили, что функция клеток координируется сетью нанотрубок, подобных углеродным нанотрубкам, которые вы найдете в компьютерном микропроцессоре. Самое поразительное в том, что эта схема очень гибкая, так как эта клеточная сеть может быстро реконфигурироваться для доставки особых сигналов, определяемых информацией, получаемой и передаваемой ядром. Это то, чего пока не могут достичь ни искусственные микропроцессоры, ни печатные платы».


26 мая 2019
Источник: Science-digest