Pociągająca apoptoza

Apoptoza, czyli samobójcza śmierć komórki, odgrywa rolę w szeregu istotnych procesów w organizmie. Badania na embrionach muszek owocówek wykazały kolejną rolę tego zjawiska: obumierające komórki kurczą się, przyciągając sąsiednie komórki i generując siły niezbędne do formowania powstających tkanek.

Podczas rozwoju zarodka muszki owocówki (Drosophila melanogaster) istotnym etapem jest zamknięcie szczeliny po stronie jego grzbietu. Badacze z Duke University obserwowali ten proces przez około dziesięć lat (!), zanim udało się ostatecznie wyjaśnić, w jaki sposób zachodzi ten tajemniczy, doskonale zsynchronizowany proces. Jak się okazało, siły wymagane do "ściągnięcia" krawędzi otworu są generowane przez kurczenie się komórek apoptotycznych.

Jak tłumaczy szef zespołu badającego to zagadnienie, prof. Dan Kiehart, komórki kurczące się w przebiegu apoptozy na skutek utraty wody generują siłę, która powoduje stopniowe zbliżanie się do siebie komórek położonych w pobliżu "kącika" szczeliny. Dzięki temu, że "samobójcze" komórki są rozproszone w całej tkance i stanowią aż 10% całej populacji komórek znajdujących się w tym miejscu, umożliwia to przeprowadzenie procesu w ściśle skoordynowany sposób. Co ciekawe, sam Kiehart jeszcze 8 lat temu twierdził, że jeśli jest to tylko 10 procent, można to zignorować.

Na pomysł, że ginące komórki mogą powodować powstawanie oddziaływań mechanicznych, wpadł dr Yusuke Toyama - fizyk z wykształcenia, od pewnego czasu zajmujący się biologią. To on zaobserwował z użyciem barwników fluorescencyjnych i mikroskopu sprzężonego z laserem, że komórki znajdujące się w pobliżu krawędzi szczeliny pociągają za sobą kolejne, gdy same kurczą się w przebiegu apoptozy. Jak tłumaczy Toyama, oznacza to, że apoptoza nie jest zjawiskiem związanym z jedną komórką, lecz jest wzmacniana przez pięć do siedmiu otaczających komórek.

Z obliczeń wynika, że siły generowane przez śmierć komórek stanowią od jednej trzeciej aż do połowy całkowitej wartości siły powstającej podczas zamykania szczeliny na grzbiecie embrionu D. melanogaster. Oczywiście nie są to, delikatnie mówiąc, siły spektakularne - ich wartość to około miliardowej części niutona - lecz w zupełności wystarczają do przeprowadzenia tego procesu.

Badacze szacują, że podobne zjawisko może zachodzić także u organizmów wyższych, być może nawet u człowieka. Kiehart i Toyama postulują, że apoptoza może brać udział w procesach takich, jak gojenie ran czy formowanie się organów wewnętrznych.

O sukcesie naukowców z Duke University informuje najnowszy numer czasopisma Science.

apoptoza śmierć muszka owocówka Drosophila melanogaster embrion zarodek