Objev buněčné symbiózy: Výzkumníci z Bielefeldu odhalují tajemství extracelulární matrix!

Objev buněčné symbiózy: Výzkumníci z Bielefeldu odhalují tajemství extracelulární matrix!

18. srpna 2025 zveřejnil mezinárodní výzkumný tým, včetně Bielefeldské univerzity, v časopise převratnou studiiProceedings of the National Academy of Sciences(PNAS). Studie zkoumá, jak buňky v týmu tvoří složité struktury, zejména prostřednictvím interakce v extracelulární matrici (ECM) produkované buňkami. Těžištěm výzkumu byl modelový organismus Volvox carteri, zelená řasa, která se skládá z přibližně 2000 buněk.

Vědci použili fluorescenčně značený protein ECM zvaný feroforin II k vizualizaci struktur ECM. K tomu použili konfokální laserový skenovací mikroskop (CLSM), který umožnil snímek ECM ve vysokém rozlišení. Výsledky ukázaly, že feroforin II je lokalizován na hraničních strukturách ECM a stabilita vnějších struktur je zachována navzdory různým proteinům produkovaným mezi buňkami. Je zajímavé, že oddíly ECM sledují matematické rozdělení k-gama.

Dynamický rozvoj a sebeorganizace

Klíčovým zjištěním studie je schopnost buněk kolektivně vytvářet stabilní vnější struktury bez potřeby přímé koordinace. To naznačuje proces sebeorganizace. Výzkumníci také zjistili, že struktury ECM mají zaoblené nebo polygonální hranice, které se mění s růstem řas.

Výzkumný tým se skládal z různých odborníků, včetně profesora Armina Hallmanna, Dr. Benjamina von der Heyde a Dr. Evy Laury von der Heyde z Bielefeldské univerzity, stejně jako Anand Srinivasan, Dr. Sumit Kumar Birwa, Dr. Steph Höhn a profesor Raymond Goldstein z University of Cambridge. Toto společné úsilí je podporováno finančními prostředky od Wellcome Trust a John Templeton Foundation.

Role extracelulární matrix

Extracelulární matrix hraje klíčovou roli v buněčné komunikaci a interakci. Skládá se z heterogenní základní látky, která zahrnuje vodu, glykoproteiny, polysacharidy a důležité živiny. Mezi hlavní složky patří také kolageny, které tvoří různé typy vláken a jsou přítomny téměř v každé tkáni. Tato matrice ovlivňuje nejen vlastnosti tkání, ale také chování buněk prostřednictvím interakcí mezi proteiny a složkami matrice.

Studie také ukazuje, že 54 % genů u V. carteri je specifických pro buněčné typy. Byly identifikovány dva hlavní promotory specifické pro buněčný typ: PCY1, který je aktivní v reprodukčních buňkách (gonidie), a PFP, který působí v somatických buňkách. Tyto promotory poskytují účinné molekulární nástroje pro genetickou manipulaci a studium genových funkcí v V. carteri.

Celkově výzkum zdůrazňuje, jak důležitá je dynamika ECM pro tvorbu a stabilitu komplexních buněčných struktur a otevírá nové perspektivy pro pochopení mnohobuněčnosti a buněčného dělení.

Původní publikace, kterou napsal Benjamin von der Heyde a kol., byla vydána 12. srpna 2025 a lze ji nalézt pod DOI: 10.1073/pnas.2425759122 lze prohlížet.

Další informace o extracelulární matrici naleznete na adrese Wikipedie.

Studium V. carteri a příbuzných organismů by mohlo mít široké uplatnění v syntetické biologii a lékařském výzkumu, jako je vývoj specifičtějších terapií nebo prohloubení našeho porozumění buněčnému chování.

uni-bielefeld.de uvádí, že vědecké poznatky o schopnosti samoorganizace buněk otevírají nové cesty v biologickém výzkumu.

Stručně řečeno, výzkum rozšiřuje naše pohledy na složitost života a vrhá světlo na interakci buněk v jejich přirozeném prostředí.