Клетка избавляется от «мусора» перед делением

Американские ученые обнаружили, что на ранних стадиях митоза клетки млекопитающих теряют около 4% своей сухой массы, при этом плотность сухой массы повышается. В ходе этих процессов активируется лизосомный экзоцитоз. Авторы предложили несколько теорий, объясняющих их наблюдения, но они склоняются к тому, что клетка избавляется от лишних или токсичных белков и липидов перед делением.

Credit:
123rf.com

Масса и состав клеток изменяется в течение их клеточного цикла. В предыдущей работе ученые из США уже исследовали плавучую массу клеток в ходе митоза. В новой работе они показали, что во время деления клетки млекопитающих теряют часть своей сухой массы. Опыты проводили на трех линиях раковых клеток; их легче изучать, потому что они чаще делятся.

Авторы разработали новый метод определения сухой массы клеток. Для этого они измеряли плавучую массу клетки, погруженной в обычную воду, а затем — в тяжелую воду, где водород заменен на дейтерий. С помощью этих двух измерений можно вычислить сухую массу, сухой объем и плотность сухой массы. Тяжелая вода токсична для клеток, поэтому клетки погружают в нее всего на несколько секунд. Новая технология позволяет измерять сухую массу приблизительно каждые 75 секунд с высокой точностью.

Оказалось, что плавучая масса хорошо соотносится с сухой массой в интерфазе, но не во время митоза. Это говорит о том, что сухая масса клетки изменяется. Измерения показали, что при входе в митоз клетки теряют около 4% своей сухой массы, в то же время плотность сухой массы увеличивается на 2,5%. Изменения происходили в течение приблизительно 15 минут. Они были временными, в ходе метафазы-анафазы клетка снова набирала сухую массу, причем быстрее, чем это обычно происходит при нормальном росте. В результате этих процессов измерения плавучей массы переставало соотноситься с сухой массой.

Потеря сухой массы происходила не во всех клетках; примерно 7% клеток эти процессы не затронули. Различия не были обусловлены генетически, так как наблюдались случаи, когда потеря массы происходила в материнской клетке, но не в дочерней, и наоборот.

Для потери сухой массы не нужны никакие морфологические изменения клетки. Эти процессы нельзя объяснить ее удлинением или разбуханием.

Авторы предположили, что снижение сухой массы происходит в результате потери макромолекул. Действительно, в раннем митозе активизируется лизосомный экзоцитоз. Более ранние исследования показывали, что уровень лизосомного экзоцитоза повышается на поздних стадиях митоза. Ингибирование экзоцитоза предотвращает потерю сухой массы, при этом клеточное деление не нарушается.

Таким образом, авторы разработали новый метод неинвазивного измерения сухой массы, сухого объема и плотности сухой массы. В раннем митозе клетки теряет часть своей сухой массы, при этом плотность сухой массы увеличивается. Авторы с осторожностью интерпретируют результаты, так как в ходе измерений клетки периодически погружают в тяжелую воду. Они предложили три причины, почему клетка может терять массу: лизосомный экзоцитоз участвует в починки плазматической мембраны; клетка секретирует во внеклеточное пространство белки и энзимы; клетка избавляется от лишних или токсичных белков и липидов перед делением. В пользу последней версии говорит и тот факт, что неделящиеся клетки, такие как нейроны, чаще страдают от накопления токсичных белков и (или) липидов.

Источник

Miettinen T.P., et al. Single-cell monitoring of dry mass and dry mass density reveals exocytosis of cellular dry contents in mitosis // eLife (2022), published May 10, 2022, DOI: 10.7554/eLife.76664

Добавить в избранное

Вам будет интересно