Studiu descoperă filamente de actină autopropulsate care modelează celulele vii
Fiecare dată când o celulă albă a sângelui înghite o bacterie, un neuron extinde o proiecție pentru a se conecta cu o celulă vecină sau când o celulă canceroasă se străduiește să se comprime prin țesut pentru a se răspândi, celula trebuie să își schimbe forma pentru a permite mișcarea.
Acest proces transformativ, denumit „morfogeneză”, depinde în mare măsură de proteina actină, care formează un schelet intern dinamic capabil să împingă împotriva membranei celulare din interior. Înțelegerea modului în care actina conduce morfogeneză este esențială pentru a îmbunătăți cunoștințele noastre despre celule și boli.
De-a lungul timpului, cercetătorii au știut că schimbările de formă induse de actină sunt adesea ghidate de semnale externe celulei. Aceste semnale activează proteine care controlează locul de creștere și reorganizare a filamentelor de actină. Cu toate acestea, celulele pot forma, de asemenea, proiecții și pot adopta forme noi chiar și fără semnale externe evidente. Această capacitate de auto-organizare a rămas un mare mister al biologiei celulare.
În acest context, o echipă de cercetare condusă de profesorul Naoyuki Inagaki, împreună cu Dr. Kio Yagami și profesorul asistent Takunori Minegishi, profesorul asistent Kentarou Baba, domnul Shinji Misu, Dr. Hiroko Katsuno-Kambe, Dr. Kazunori Okano, profesorul Yuichi Sakumura și profesorul Yoichiroh Hosokawa, toți de la Nara Institute of Science and Technology, Japonia, a examinat modul în care actina se comportă în interiorul celulelor vii. Studiul lor, care va fi publicat în EMBO Reports pe 25 iunie 2026, dezvăluie o formă anterior necunoscută de auto-organizare a actinei care ar putea ajuta la explicarea modului în care celulele generează spontan formă și mișcare.
Cercetătorii s-au concentrat pe celulele umane de gliom, care pot migra spontan și fără semnale externe. Folosind microscopia de celule vii cu rezoluție înaltă, au observat asamblări de filamente de actină care se deplasează prin celule. Spre deosebire de așa-numitele „valuri de actină”, care se credeau că se propagă prin celule ca reacții chimice, aceste structuri s-au comportat mai degrabă ca obiecte individuale în mișcare, asemănătoare cu particulele autopropulsate studiate în fizică.
Prin analize atente, cercetătorii au descoperit că această mișcare este alimentată de procesul de „treadmilling”. În timpul acestui proces, monomerii de actină (elementele constitutive) sunt adăugați continuu în partea din față a filamentului prin polimerizare și sunt eliminați din spate prin dezintegrare, consumând energie celulară pentru a propulsa asamblarea filamentului înainte. Astfel, echipa a denumit aceste structuri filamente de actină autopropulsate prin treadmilling (SpTAs).
Experimente suplimentare și modelarea computațională au arătat că atunci când SpTAs ajung la membrana celulară, ele o împing în exterior, formând o mică proiecție. Apoi, alte SpTAs încep să se acumuleze la acel loc, ceea ce duce la o creștere suplimentară a proiecției. „Am descoperit SpTA și am stabilit asamblarea filamentelor de actină ca o nouă clasă de particule active biologice, rezolvând misterul auto-organizării biologice și oferind noi perspective asupra modului în care mișcarea la scară moleculară orchestrează o organizare complexă de ordin superior”, afirmă Dr. Yagami.
În general, aceste rezultate nu doar că oferă o nouă lumină asupra unui proces celular important, dar au și implicații interdisciplinaire largi. „Ne așteptăm ca descoperirile noastre să servească drept punte între biologia modernă și fizica modernă pentru a aborda enigma durabilă a auto-organizării”, încheie profesorul Naoyuki Inagaki.
