Odkrycie symbiozy komórkowej: badacze z Bielefeld odkrywają tajemnice macierzy zewnątrzkomórkowej!

Odkrycie symbiozy komórkowej: badacze z Bielefeld odkrywają tajemnice macierzy zewnątrzkomórkowej!

18 sierpnia 2025 roku międzynarodowy zespół badawczy, w tym Uniwersytet w Bielefeld, opublikował w czasopiśmie przełomowe badaniePostępowanie Narodowej Akademii Nauk(PNAS). W badaniu zbadano, w jaki sposób komórki w zespole tworzą złożone struktury, szczególnie poprzez interakcję w macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM) wytwarzanej przez komórki. Głównym przedmiotem badań był organizm modelowy Volvox carteri – alga zielona składająca się z około 2000 komórek.

Naukowcy wykorzystali znakowane fluorescencyjnie białko ECM zwane feroforyną II do wizualizacji struktur ECM. W tym celu wykorzystali konfokalny laserowy mikroskop skaningowy (CLSM), który umożliwił uzyskanie obrazu ECM w wysokiej rozdzielczości. Wyniki wykazały, że feroforyna II jest zlokalizowana w strukturach granicznych macierzy zewnątrzkomórkowej, a stabilność struktur zewnętrznych zostaje zachowana pomimo różnych białek wytwarzanych pomiędzy komórkami. Co ciekawe, przedziały ECM mają matematyczny rozkład k-gamma.

Dynamiczny rozwój i samoorganizacja

Kluczowym wnioskiem z badania jest zdolność komórek do wspólnego tworzenia stabilnych struktur zewnętrznych bez konieczności bezpośredniej koordynacji. Sugeruje to proces samoorganizacji. Naukowcy odkryli również, że struktury ECM mają zaokrąglone lub wielokątne granice, które zmieniają się w miarę wzrostu glonów.

W skład zespołu badawczego wchodzili różni eksperci, m.in. profesor Armin Hallmann, dr Benjamin von der Heyde i dr Eva Laura von der Heyde z Uniwersytetu w Bielefeld, a także Anand Srinivasan, dr Sumit Kumar Birwa, dr Steph Höhn i profesor Raymond Goldstein z Uniwersytetu w Cambridge. Ten wspólny wysiłek jest wspierany przez fundusze Wellcome Trust i John Templeton Foundation.

Rola macierzy zewnątrzkomórkowej

Macierz pozakomórkowa odgrywa kluczową rolę w komunikacji i interakcjach komórkowych. Składa się z heterogenicznej substancji podstawowej, która obejmuje wodę, glikoproteiny, polisacharydy i ważne składniki odżywcze. Do głównych składników zaliczają się także kolageny, które tworzą różnego rodzaju włókna i są obecne niemal w każdej tkance. Macierz ta wpływa nie tylko na właściwości tkanek, ale także na zachowanie komórek poprzez interakcje pomiędzy białkami i składnikami macierzy.

Badanie pokazuje również, że 54% genów V. carteri jest specyficznych dla typów komórek. Zidentyfikowano dwa główne promotory specyficzne dla typu komórki: PCY1, który jest aktywny w komórkach rozrodczych (gonidia) i PFP, który działa w komórkach somatycznych. Promotory te zapewniają skuteczne narzędzia molekularne do manipulacji genetycznej i badania funkcji genów w V. carteri.

Ogólnie rzecz biorąc, badania podkreślają znaczenie dynamiki ECM dla tworzenia i stabilności złożonych struktur komórkowych oraz otwierają nowe perspektywy w zrozumieniu wielokomórkowości i podziału komórek.

Oryginalna publikacja, napisana przez Benjamina von der Heyde i in., została opublikowana 12 sierpnia 2025 r. i można ją znaleźć pod DOI: 10.1073/pnas.2425759122 można obejrzeć.

Więcej informacji na temat macierzy pozakomórkowej można znaleźć na stronie Wikipedia.

Badanie V. carteri i organizmów pokrewnych mogłoby mieć szerokie zastosowanie w biologii syntetycznej i badaniach medycznych, np. w opracowywaniu bardziej specyficznych terapii lub pogłębianiu wiedzy o zachowaniu komórek.

uni-bielefeld.de donosi, że odkrycia naukowe dotyczące zdolności komórek do samoorganizacji otwierają nowe możliwości w badaniach biologicznych.

Podsumowując, badanie poszerza nasze spojrzenie na złożoność życia i rzuca światło na interakcję komórek w ich naturalnym środowisku.