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

New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад

По мнению исследовательской группы под ру...

Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах

Тропические бабочки Heliconius хорошо известны...

Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды

В новом исследовании неврологи показали, как&n...

Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки

Бурые медведи, добывающие пищу на полуост...

Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак
Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак

Крошечный корень растения толщиной не бол...

Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый
Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый

Козы могут отличить счастливого человека от&nb...

Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса
Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса

Всем живым существам необходим сон. Когда люди...

Current Biology: Одомашнивание растений влияет на их микробиом
Current Biology: Одомашнивание растений влияет на их микробиом

Новое исследование, проведенное под руков...

Journal of the Geological Society: В окаменелостях нашли ключевые следы эволюции
Journal of the Geological Society: В окаменелостях нашли ключевые следы эволюции

Исследование, проведенное под руководство...

Current Biology: Созданы дрожжи, питающиеся светом
Current Biology: Созданы дрожжи, питающиеся светом

Возможно, вы знаете дрожжи как орган...

Nature Ecology & Evolution: Ученые секвенировали первый геном из класса Myxini
Nature Ecology & Evolution: Ученые секвенировали первый геном из класса Myxini

Международному научному коллективу, состоящему...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса