Objav bunkovej symbiózy: Výskumníci z Bielefeldu odhaľujú tajomstvá extracelulárnej matrice!

Objav bunkovej symbiózy: Výskumníci z Bielefeldu odhaľujú tajomstvá extracelulárnej matrice!

Medzinárodný výskumný tím vrátane Bielefeldskej univerzity publikoval 18. augusta 2025 v časopise prelomovú štúdiuZborník Národnej akadémie vied(PNAS). Štúdia skúma, ako bunky v tíme tvoria zložité štruktúry, najmä prostredníctvom interakcie v extracelulárnej matrici (ECM) produkovanej bunkami. Ťažiskom výskumu bol modelový organizmus Volvox carteri, zelená riasa, ktorá pozostáva z približne 2000 buniek.

Vedci použili fluorescenčne označený proteín ECM nazývaný feroforín II na vizualizáciu štruktúr ECM. Použili na to konfokálny laserový skenovací mikroskop (CLSM), ktorý umožnil zobrazenie ECM vo vysokom rozlíšení. Výsledky ukázali, že feroforín II je lokalizovaný na hraničných štruktúrach ECM a stabilita vonkajších štruktúr je zachovaná napriek rôznym proteínom produkovaným medzi bunkami. Je zaujímavé, že oddelenia ECM sledujú matematické rozdelenie k-gama.

Dynamický rozvoj a sebaorganizácia

Kľúčovým zistením štúdie je schopnosť buniek kolektívne vytvárať stabilné vonkajšie štruktúry bez potreby priamej koordinácie. To naznačuje proces samoorganizácie. Vedci tiež zistili, že štruktúry ECM majú zaoblené alebo polygonálne hranice, ktoré sa menia s rastom rias.

Výskumný tím pozostával z rôznych odborníkov vrátane profesora Armina Hallmanna, Dr. Benjamina von der Heyde a Dr. Evy Laury von der Heyde z Bielefeldskej univerzity, ako aj Ananda Srinivasana, Dr. Sumita Kumara Birwu, Dr. Stepha Höhna a profesora Raymonda Goldsteina z University of Cambridge. Toto spoločné úsilie je podporované financovaním od Wellcome Trust a John Templeton Foundation.

Úloha extracelulárnej matrice

Extracelulárna matrica hrá kľúčovú úlohu v bunkovej komunikácii a interakcii. Pozostáva z heterogénnej základnej látky, ktorá zahŕňa vodu, glykoproteíny, polysacharidy a dôležité živiny. Medzi hlavné zložky patria aj kolagény, ktoré tvoria rôzne typy vlákien a sú prítomné takmer v každom tkanive. Táto matrica ovplyvňuje nielen vlastnosti tkanív, ale aj správanie buniek prostredníctvom interakcií medzi proteínmi a zložkami matrice.

Štúdia tiež ukazuje, že 54 % génov vo V. carteri je špecifických pre typy buniek. Boli identifikované dva hlavné promótory špecifické pre bunkový typ: PCY1, ktorý je aktívny v reprodukčných bunkách (gonídia) a PFP, ktorý pôsobí v somatických bunkách. Tieto promótory poskytujú účinné molekulárne nástroje na genetickú manipuláciu a štúdium génových funkcií v rámci V. carteri.

Celkovo výskum zdôrazňuje, aká dôležitá je dynamika ECM pre tvorbu a stabilitu komplexných bunkových štruktúr a otvára nové perspektívy pre pochopenie mnohobunkovosti a bunkového delenia.

Pôvodná publikácia, ktorú napísal Benjamin von der Heyde a kol., vyšla 12. augusta 2025 a nájdete ju pod DOI: 10.1073/pnas.2425759122 je možné prezerať.

Viac informácií o extracelulárnej matrici nájdete na stránke Wikipedia.

Štúdium V. carteri a príbuzných organizmov by mohlo mať široké uplatnenie v syntetickej biológii a lekárskom výskume, ako je vývoj špecifickejších terapií alebo prehĺbenie nášho chápania bunkového správania.

uni-bielefeld.de uvádza, že vedecké poznatky o schopnosti samoorganizácie buniek otvárajú nové cesty biologického výskumu.

Stručne povedané, výskum rozširuje naše pohľady na zložitosť života a vrhá svetlo na interakciu buniek v ich prirodzenom prostredí.