Миграция жасушаларындағы еритін ақуыздар кездейсоқ емес, сұйықтықтың бағытталған ағыстары арқылы қозғалады. Бұл ағыстар арнайы мембранасыз тосқауылмен, яғни жиырылатын молекулалардан тұратын құрылыммен түзіледі. Ол микроскопиялық сорғы секілді жұмыс істеп, еритін заттарды жасушаның алдыңғы шетіне жеткізеді.

Еритін молекулаларды тасымалдау механизмі

Жасуша қозғалысы кезінде алдыңғы шетке жаңа молекулаларды үздіксіз жеткізу қажет, себебі олар жасушалық қаңқа мен мембрананы құруға керек. Ірі органеллалар мен везикулалар микротүтікшелер бойымен моторлы ақуыздардың көмегімен қозғалады, ал еритін молекулалардың мұндай "қозғалтқыштары" жоқ. Бұрын бұл ақуыздар цитоплазмада бейберекет диффузия арқылы таралады деп есептелген, бірақ математикалық модельдер мұндай үдерістің тым баяу екенін және жасушаның қажетті қозғалыс жылдамдығын қамтамасыз ете алмайтынын көрсетті.

Эксперименттік бақылаулар

Жаңа зерттеуде FLOP (Fluorescence Leaving the Original Point) микроскопия әдісі жасалды, ол жасушадағы еритін заттардың қозғалысын бақылауға мүмкіндік береді. Тышқан нейробластома жасушалары мен фибробласттарға ультракүлгін сәуленің әсерінен жарқырайтын фотоактивтелетін ақуыздар енгізілді. Эксперимент барысында лазер жасуша ішіндегі бір нүктені жарықтандырып, жарқыраған дақтың таралуы тіркелді.

Нәтижелер көрсеткендей, еритін молекулалар жасушаның алдыңғы шетіне бағытталған ағыспен, шамамен 3,6 микрометр/сек жылдамдықпен қозғалады. Бұл жасушалық қаңқа жіптерінің кері бағыттағы қозғалысынан 50 есе жылдам. Бұл ағыстар "цитоплазмалық пассаттар" деп аталды, себебі олар тропиктер арасындағы тұрақты желдерге ұқсайды.

Үдерістің механикалық табиғатын тексеру

Тасымалдау жүйесінің жұмыс механизмін тексеру үшін миозин II моторлы ақуызының қызметі ингибитор блеббистатинмен бөгелді. Осыдан кейін ағыстар толық тоқтап, молекулалар баяу әрі симметриялы, кәдімгі диффузия секілді тарала бастады.

Үш өлшемді визуализация жасушаның алдыңғы бөлігін (ламелла) актин және миозин молекулаларынан тұратын тығыз доға тәрізді қабырға қалған денеден бөліп тұратынын көрсетті. Бұл құрылым мембранасыз ақуыз тосқауылы ретінде жұмыс істейді, ол үнемі жиырылып, жасуша ішіндегі сұйықтықты алға итереді. Тосқауыл жартылай өткізгіш бөгет секілді: сұйықтықты жасуша шетіне өткізеді, бірақ ақуыздардың кері ағысын қиындатады.

Механизмнің әмбебаптығы

Зерттеу бұл "сорғының" ерекшелігі жоқ екенін көрсетті: молекулалық моторлар тек белгілі жүктерді танитын болса, жасуша ішіндегі ағыс (адвекция) барлық элементтерді — актин мономерлерін, жасушалық адгезия ақуыздарын және тіпті жасанды енгізілген инертті флуоресцентті бояғыштарды да тасымалдайды. Ақуыз тосқауылы лазермен жергілікті түрде бұзылғанда, ағыс бұзылып, жасушаның алдыңғы шеті сол жерде бірден тоқтап, ішке тартылды.

Жасушалық қозғалыс үшін маңызы

Жасушалар өз қозғалысын басқару үшін гидродинамика заңдарын пайдаланады. Жиырылатын ақуыз қабырғалары арқылы динамикалық бөлімдер түзіп, цитоплазманы айдап, ресурстарды қажетті аймақтарға шоғырландыруға мүмкіндік береді. Бұл физикалық механизм биологиялық жүйелердің молекулаларды арнайы химиялық жолдар мен оқшаулаушы липидті мембраналарсыз бағыттап тасымалдауын түсіндіреді.