Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак

Крошечный корень растения толщиной не больше человеческого волоса, увеличенный в сотни раз по мере его роста под микроскопом, на таймлапс-видео может показаться кометой или падающей звездой.

Исследователи из Университета Дьюка снимают такие фильмы, наблюдая за стволовыми клетками у кончика корня и делая снимки, как они делятся и размножаются с течением времени, используя технику под названием световая листовая микроскопия.

Такая работа позволяет не просто наблюдать за спектаклем растущих корней в первом ряду. Наблюдая за тем, как клетки делятся в ответ на определенные химические сигналы, команда находит новые подсказки о том, как стволовые клетки выбирают один путь развития, а не другой.

Исследование также может указать на новые способы предотвращения неправильного деления стволовых клеток, как это происходит при раке и других заболеваниях.

Последние результаты работы команды опубликованы в журнале Nature.

По словам доцента Кара Винтер, работа затрагивает фундаментальный вопрос биологии: как клетки приобретают свою идентичность? Другими словами, откуда берутся все те типы клеток, из которых состоит организм?

Как и человеческое тело состоит из множества различных типов клеток — в мозге, мышцах, костях и других местах, так и растения содержат различные типы клеток, специализирующиеся на разных задачах.

Будь то корни, ветви, цветы или листья, практически все ткани растения происходят из небольших групп неспециализированных стволовых клеток, которые производят новые клетки путем деления.

Каждый раз, когда стволовая клетка делится, перед ней встает выбор: она может либо произвести две новые стволовые клетки, подобные себе, либо создать одну копию себя плюс одну клетку, которая станет чем-то новым.

Именно последний процесс, известный как асимметричное деление, порождает огромное количество типов клеток, необходимых для формирования сложных организмов, таких как растение или человек.

Тогда возникает очевидный вопрос: как делящиеся стволовые клетки выбирают именно такой путь, а не другой?

Этот вопрос занимал Уинтера и его соавтора Пабло Шекели (оба работают в лаборатории покойного биолога Филипа Бенфи из Дьюка), когда они наблюдали за многодневным ростом корней у Arabidopsis thaliana, веретенообразного представителя семейства горчичных.

Исследователи сосредоточились на двух ключевых регуляторах деления клеток арабидопсиса — белках под названием short-root и scarecrow, которые вместе стимулируют делящиеся клетки корня переключаться.

Пометив эти белки светящимися флуоресцентными метками, ученые смогли отслеживать их активность и влияние на делящиеся стволовые клетки в режиме реального времени. Световая листовая микроскопия позволила им заглянуть внутрь полупрозрачных тканей корней на 50 часов, не причинив им вреда.

Вопреки предыдущим прогнозам, исследователи показали, что даже низких уровней этих белков, присутствующих на ранних стадиях превращения одной клетки в две, достаточно, чтобы запустить переключение на асимметричное деление.

Все, что им нужно сделать, — это достичь определенного порога, — говорит Шекели, который присоединился к лаборатории Бенфи в качестве постдокторанта в 2020 году.

По словам исследователей, полученные результаты имеют значение для людей и других живых существ.

Хотя растения и животные разошлись более миллиарда лет назад, они унаследовали один и тот же базовый набор молекулярных инструментов, включая многие гены, которые необходимы для функционирования клеток.

Те же гены, которые регулируют деление клеток у таких растений, как арабидопсис, выполняют аналогичную работу у животных, включая человека. Предыдущие исследования показывают, что при нарушении асимметричного деления клетки могут размножаться бесконтрольно и образовывать опухоли.

В процессе развития клетки должны иметь программу: сначала делиться так, потом эдак, — заключает Шекели.

Чтобы все работало, это должно быть жестко регламентировано.

09.02.2024


Подписаться в Telegram



Биосфера

TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем

Есть много анекдотов о том, как дики...

FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными

Раньше африканские гигантские крысы умели нахо...

JVIM: ИИ находит шумы в собачьем сердце с точностью 90%
JVIM: ИИ находит шумы в собачьем сердце с точностью 90%

Алгоритм, изначально разработанный для лю...

PNAS: Эпоху динозавров запустил лед, а вовсе не пламя
PNAS: Эпоху динозавров запустил лед, а вовсе не пламя

201,6 миллиона лет назад произошло массов...

RSTB: Социальные виды, включая людей, живут и размножаются дольше
RSTB: Социальные виды, включая людей, живут и размножаются дольше

Социальные виды живут дольше и размножают...

Science: Водные насекомые заменят пауков и мух в пищевой цепи
Science: Водные насекомые заменят пауков и мух в пищевой цепи

Животные должны получать достаточное количеств...

Nature Communications: Новый метод уменьшает количество пор в растениях
Nature Communications: Новый метод уменьшает количество пор в растениях

Химическое соединение, которое регулирует плот...

IPS&M: Инвазивные деревья могут приносить владельцам участков доход
IPS&M: Инвазивные деревья могут приносить владельцам участков доход

На брёвнах инвазивных деревьев можно выращиват...

AdFM: Сгруппировавшиеся фаги стали еще эффективнее бить бактерий
AdFM: Сгруппировавшиеся фаги стали еще эффективнее бить бактерий

Неожиданный результат при подготовке обра...

Science: Голодные бактерии берут своих жертв на абордаж
Science: Голодные бактерии берут своих жертв на абордаж

В мировом океане обитает множество бактерий, и...

ES&E: Пингвины в Африке охотно размножаются в искусственных гнездах
ES&E: Пингвины в Африке охотно размножаются в искусственных гнездах

Искусственные гнезда способствуют размножению ...

Vertebrate Zoology: На Мадагаскаре нашли пронзительно щебечущих лягушек
Vertebrate Zoology: На Мадагаскаре нашли пронзительно щебечущих лягушек

Исследователи обнаружили в тропических ле...

Evolution & Development: В Австралии нашли одну из самых ранних форм жизни
Evolution & Development: В Австралии нашли одну из самых ранних форм жизни

В Южной Австралии есть горный хребет. Под ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Регистрация сми на IV конгресс молодых ученых продлевается до 6 ноября
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
На старт! Внимание! MITEX!
Пироговская олимпиада для школьников по химии и биологии