Чтобы сформировать мышечные волокна, массы клеток сливаются, образуя длинные трубки с множеством ядер клеток (вверху). Недавние исследования выявили две отдельные стадии в этом процессе. Во-первых, белки за пределами клеток (показаны шипами на A) способствуют слиянию клеточных мембран. Синие квадраты на B и C представляют белки внутри клеток, которые способствуют развитию поры между ними, поэтому их содержимое может сливаться. Этот процесс слияния клеток является основной частью биологии слияния мышечных клеток, а также некоторых других типов клеток.
Исследователи из Национального института здоровья определили белки, которые позволяют мышечным клеткам мышей формироваться из слияния клеток на ранней стадии, которые дают начало мышечным клеткам.
Полученные данные имеют значение для понимания того, как восстанавливать и восстанавливать мышечную ткань, а также для понимания других процессов, связанных с слиянием клеток, например, когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, когда вирусы заражают клетки или когда специализированные клетки, называемые остеокластами, растворяются и ассимилируют костную ткань, чтобы ремонтировать и поддерживать кости.
Их результаты были опубликованы в Интернете в Journal of Cell Biology.
"Благодаря процессу, который начинается с этих клеток-предшественников, тело формирует ткань, на которую приходится около одной трети его общего веса," сказал старший автор исследования Леонид В. Черномордик, к.D., Секции мембранной биологии Национального института здоровья ребенка и развития человека Юнис Кеннеди Шрайвер (NICHD), института NIH, где проводилось исследование. "Наше исследование дает первый взгляд на самые ранние стадии этого процесса слияния."
Мышечные клетки происходят из клеток-предшественников, известных как миобласты. Миобласты сливаются в одну длинную трубчатую клетку, называемую миоцитом (мышечное волокно). Мышечная ткань состоит из больших скоплений этих волокон. Слияние миобластов с мышечными волокнами происходит на ранних стадиях развития плода. С упражнениями и на протяжении всей жизни человека этот процесс повторяется для формирования новой мышечной массы и восстановления старых или поврежденных мышц.
Клеткам требуется много часов, чтобы подготовиться к слиянию, но сам процесс слияния происходит очень быстро. Чтобы изучить слияние миобластов, исследователи сначала заблокировали начало процесса слияния химическим веществом. Обычно с миобластами мышей, с которыми исследователи работали, через различные промежутки времени. Блокируя слияние, а затем снимая блок, исследователи смогли синхронизировать слияние в большом количестве клеток, что облегчило изучение процесса.
Исследователи определили две отдельные стадии слияния клеток и основные белки, которые облегчают эти стадии.
На первом этапе встречаются два миобласта, и белки на мембранах клеточной поверхности заставляют мембраны сливаться. На втором этапе между ячейками открывается пора и их содержимое сливается. Этот второй шаг осуществляется белками внутри клеток.
Работа определяет два поверхностных белка клетки, которые действуют в начале слияния миобластов. Эти белки принадлежат к большому семейству белков, называемых аннексинами. Также известно, что аннексины играют роль в восстановлении мембран и воспалении.
Исследователи определили белок динамин, обнаруженный внутри клетки, как необходимый для второй стадии процесса слияния клеток.
"Динамин также имеет необъяснимую связь с некоторыми редкими и малоизученными миопатиями – расстройствами, характеризующимися недоразвитостью мышц," сказал доктор. Черномордик. "Мы надеемся, что дальнейшее изучение роли динамина в слиянии клеток приведет к лучшему пониманию этих условий."