Rakusümbioosi avastamine: Bielefeldi teadlased paljastavad rakuvälise maatriksi saladused!

Rakusümbioosi avastamine: Bielefeldi teadlased paljastavad rakuvälise maatriksi saladused!

18. augustil 2025 avaldas rahvusvaheline uurimisrühm, sealhulgas Bielefeldi ülikool, ajakirjas murrangulise uuringu.Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS). Uuringus uuritakse, kuidas meeskonna rakud moodustavad keerulisi struktuure, eriti interaktsiooni kaudu rakkude poolt toodetud ekstratsellulaarses maatriksis (ECM). Uurimistöö keskmes oli mudelorganism Volvox carteri, rohevetikas, mis koosneb umbes 2000 rakust.

Teadlased kasutasid ECM-i struktuuride visualiseerimiseks fluorestsentsmärgisega ECM-valku nimega feroforiin II. Selleks kasutasid nad konfokaalset laserskaneerivat mikroskoopi (CLSM), mis võimaldas ECM-i kõrge eraldusvõimega kujutist. Tulemused näitasid, et feroforiin II paikneb ECM-i piirstruktuurides ja välisstruktuuride stabiilsus säilib hoolimata rakkude vahel toodetud erinevatest valkudest. Huvitaval kombel järgivad ECM-i sektsioonid matemaatilist k-gamma jaotust.

Dünaamiline areng ja eneseorganiseerumine

Uuringu peamine järeldus on rakkude võime luua ühiselt stabiilseid välisstruktuure, ilma et oleks vaja otsest koordineerimist. See viitab iseorganiseerumisprotsessile. Teadlased leidsid ka, et ECM-i struktuuridel on ümarad või hulknurksed piirid, mis muutuvad vetikate kasvades.

Uurimisrühma kuulusid erinevad eksperdid, sealhulgas professor Armin Hallmann, dr Benjamin von der Heyde ja dr Eva Laura von der Heyde Bielefeldi ülikoolist, samuti Anand Srinivasan, dr Sumit Kumar Birwa, dr Steph Höhn ja professor Raymond Goldstein Cambridge'i ülikoolist. Seda koostööd toetavad Wellcome Trusti ja John Templetoni fondi rahalised vahendid.

Ekstratsellulaarse maatriksi roll

Ekstratsellulaarne maatriks mängib rakkude suhtluses ja interaktsioonis otsustavat rolli. See koosneb heterogeensest põhiainest, mis sisaldab vett, glükoproteiine, polüsahhariide ja olulisi toitaineid. Põhikomponentide hulka kuuluvad ka kollageenid, mis moodustavad erinevat tüüpi kiude ja mida leidub peaaegu igas koes. See maatriks ei mõjuta mitte ainult kudede omadusi, vaid ka rakkude käitumist valkude ja maatriksi komponentide interaktsioonide kaudu.

Uuring näitab ka, et 54% V. carteri geenidest on spetsiifilised rakutüüpidele. On tuvastatud kaks peamist rakutüübispetsiifilist promootorit: PCY1, mis on aktiivne reproduktiivrakkudes (goniidides) ja PFP, mis toimib somaatilistes rakkudes. Need promootorid pakuvad tõhusaid molekulaarseid tööriistu geneetiliseks manipuleerimiseks ja geenifunktsioonide uurimiseks V. carteri sees.

Üldiselt toob uuring esile, kui oluline on ECM-i dünaamika keerukate rakustruktuuride moodustamiseks ja stabiilsuseks ning avab uusi perspektiive mitmerakulisuse ja rakkude jagunemise mõistmiseks.

Algne väljaanne, mille kirjutasid Benjamin von der Heyde jt, avaldati 12. augustil 2025 ja selle leiate DOI alt: 10.1073/pnas.2425759122 saab vaadata.

Lisateavet ekstratsellulaarse maatriksi kohta leiate aadressilt Vikipeedia.

V. carteri ja sellega seotud organismide uurimisel võib olla laialdasi rakendusi sünteetilises bioloogias ja meditsiinilistes uuringutes, näiteks spetsiifilisemate ravimeetodite väljatöötamine või rakkude käitumise mõistmise süvendamine.

uni-bielefeld.de teatab, et teaduslikud avastused rakkude iseorganiseerumisvõime kohta avavad uusi võimalusi bioloogilistes uuringutes.

Kokkuvõttes avardab uurimus meie vaatenurki elu keerukusest ja heidab valgust rakkude vastasmõjule nende loomulikus keskkonnas.