Vedci v bunkách objavili „vnútorné prúdy“, ktoré môžu vysvetliť, ako sa rakovina šíri po tele
Vedci objavili, že bunky nepresúvajú proteíny len náhodne. Využívajú vnútorné „prúdy“, ktoré urýchľujú rast, hojenie aj pohyb buniek a môžu vysvetliť agresivitu rakoviny.
Vedci objavili v bunkách mechanizmus, ktorý doteraz unikal pozornosti, aj keď sa nachádzal priamo pred očami. Nejde o detail, ide o systém vnútorných „prúdov“, ktoré presúvajú proteíny presne tam, kde ich bunka potrebuje. Tento objav môže zamiešať karty pri výskume rakoviny aj hojenia rán.
Doteraz si sa v škole učil jednoduchý model, proteíny sa v bunke pohybovali náhodne, tzv. difúziou. Predstav si kvapku farby vo vode, postupne sa rozptýlila, až zaplnila celý objem. Vedci roky pracovali s týmto vysvetlením, dokým tento obraz neprestal sedieť.
Výskumníci z Oregon Health & Science University ukázali, že bunka nespoliehala len na náhodu, informuje Science Daily. Vytvorila si vlastné „prúdy“, ktoré aktívne tlačili proteíny smerom dopredu, tam, kde bunka rástla, pohybovala sa alebo opravovala poškodenie.
„Zistili sme, že modely v učebniciach vynechali obrovskú časť reality,“ vysvetlil jeden z autorov: „V bunke musel existovať prúd, ktorý veci posúval dopredu.“
Objav vznikol nečakane počas výučby. Vedci robili so študentmi bežný experiment, pri ktorom sledovali pohyb proteínov. Pomocou lasera dočasne „vymazali“ signál v jednej časti bunky a sledovali, kde sa objaví znova, no objavil sa aj tam, kde nemal.
Ako bunku ovplyvňuje systém vnútorných prúdov?
Na prednej strane bunky vznikol tmavý pás, ktorý naznačil, že sa tam niečo hromadilo rýchlejšie, než by umožnila náhoda.
Neprehliadni
„Najprv to vyzeralo ako náhoda,“ povedala vedkyňa: „Potom nám došlo, že sme narazili na niečo, čo sme doteraz nevedeli merať.“
Ďalšie merania ukázali jasný obraz: bunka aktívne tlačila proteíny dopredu. Kľúčovú úlohu zohrával aktín, základný stavebný prvok bunkového pohybu. Autori upozornili aj na ďalší dôležitý detail, ktorý stojí za pozornosť, tento systém netriedil proteíny jeden po druhom. Prúdy fungovali ako univerzálny prepravca. Zobrali so sebou všetko rozpustné, čo sa nachádzalo v ich ceste.
Predstav si to ako rozdiel medzi kuriérom a nákladným vlakom. Namiesto tisícov malých doručení bunka použila jeden silný prúd, ktorý presunul veľké množstvo materiálu naraz presne tam, kde ho potrebovala. To vysvetlilo, prečo tento mechanizmus fungoval tak efektívne.
Vedci už predtým poznali aj iný spôsob dopravy, molekulárne „motory“, ktoré prenášali náklad po vnútorných štruktúrach bunky, podobne ako vlak po koľajniciach. Tento nový objav však ukázal niečo rýchlejšie. Okrem „vlakovej dopravy“ bunka využila aj niečo ako „letecký presun“. Prúdenie tekutiny dokázalo naraz presunúť veľké množstvo materiálu bez toho, aby sa vnútorné štruktúry zahltili.
Práve tento rýchly režim mohol vysvetliť, prečo niektoré bunky, najmä rakovinové, konali agresívnejšie.
Prúdy môžu pomôcť vysvetliť, ako sa rakovina šíri
Bunka sa v zadnej časti mierne stlačila a tým vytvorila tlak. Tento tlak rozprúdil vnútorné prostredie a posunul obsah dopredu. Vedci to prirovnali k špongii, keď ju stlačíš, voda sa presunie presne tam, kde ju pustíš.
Zároveň sa ukázalo, že tento tok neprebiehal náhodne po celej bunke. Na prednej strane existovala špeciálna oblasť oddelená bariérou z aktínu a myozínu. Táto bariéra fungovala ako vlnolam alebo hrádza.
Bez nej by sa prúd rozptýlil do celej bunky a stratil by silu. Vďaka nej sa tok „zúžil“ a nasmeroval presne do tenkej vrstvy na okraji bunky, kde vznikal pohyb. Bunka si tak vytvorila presne riadený systém, ktorý maximalizoval efekt.
„Bunka dokázala stlačiť zadnú časť a presne určiť, kam materiál poslala,“ vysvetlil výskumník.
Aby vedci tieto prúdy zachytili, museli použiť špeciálne zobrazovacie techniky. Kľúčovú úlohu zohral systém iPALM, ktorý zobrazil štruktúry na extrémne jemnej úrovni. Vďaka tomu prvýkrát priamo videli, ako sa materiál v bunke pohyboval.
Porsche vs. Vokswagen
Najzaujímavejšia časť prichádza pri rakovine. Niektoré rakovinové bunky sa pohybujú telom rýchlejšie než bežné bunky. Tento objav naznačil, že práve efektívnejšie využitie týchto „prúdov“ im dáva výhodu.
„Je to ako Porsche a Volkswagen. Majú podobné súčiastky, ale keď ich poskladáš inak, výsledok funguje úplne odlišne,“ hovoria autori štúdie.
To znamená, že rozdiel medzi zdravou a rakovinovou bunkou nemusí spočívať v tom, čo obsahuje, ale v tom, ako tieto mechanizmy využije. Ak vedci pochopia tieto rozdiely detailnejšie, môžu navrhnúť nové spôsoby liečby, napríklad spomalenie pohybu buniek namiesto ich priameho ničenia.
Objav zároveň ukázal, že bunky fungujú oveľa aktívnejšie, než sa doteraz predpokladalo. Nečakajú na náhodu, riadia si vlastnú „dopravu“. Tieto „vnútorné vetry“ sa nachádzali v bunkách celý čas. Rozdiel je v tom, že ich vedci konečne pochopili a vedeli vysvetliť, ako presne fungujú.
