Ученые заглянули в трехмерную мини-вселенную

Вслед за разработчиками компьютерных игр специалисты в области цитологии совершили революцию, прорвавшись в трехмерное пространство. С помощью новой 3D-модели они намерены решить многие фундаментальные проблемы, стоящие перед биологией и медициной. Перспективы исследований растут, в буквальном смысле, на дрожжах.

Фото: Ученые заглянули в трехмерную мини-вселенную

Клетки, составляющие человеческий организм, также обладают своим скелетом – он, правда, состоит не из костей, а из специальных белков, но тоже выполняет опорную функцию.

Так называемый цитоскелет обеспечивает самые разнообразные формы у клеток, в зависимости от их роли в организме. Например, нервные клетки звёздообразны, а мышечные сливаются, образуя протяжённые волокна.

Скелет каждой клетки не только придает ей форму, но и защищает внутренние структуры – ядро, митохондрии, лизосомы и так далее. Такая защищённость делает возможными сложнейшие процессы на молекулярном уровне, обеспечивающие жизнеспособность всего организма.

Учёные из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) и университета Колорадо с помощью специальных методов создали первое трёхмерное изображение эукариотической (содержащей клеточное ядро) клетки. Под око специального электронного микроскопа попал признанный модельный объект биологии – дрожжи.

Учёные проанализировали строение цитоскелета и его взаимодействия с другими элементами, составляющими клетку. Ключевой компонент клеточного скелета – длинные, нити, носящие название микротрубочек. Речь идет о динамичных структурах, построенных из постоянно растущих и сокращающихся элементарных белков – тубулинов. Эти белки участвуют во многих клеточных процессах, например, в росте клеток.

«Чтобы понимать архитектуру и функции клеточного скелета необходимо видеть всю клетку в трёх измерениях, но, в то же время, при постановке эксперимента мы нуждались в очень хорошем оборудовании, чтобы исследовать микроскопические структуры, составляющие клетку. До настоящего времени мы не могли получить детальные изображения эукариотических клеток,  поскольку обычные микроскопы не могли справиться с такой задачей», - пояснил Клод Энтони, руководивший командой исследователей.

Для изучения «внутренностей» клетки учёные не случайно выбрали обыкновенные дрожжи – по своему строению они очень похожи на клетки других высших эукариот, включая многоклеточные организмы, в том числе и человека. Многие данные, полученные при изучении дрожжей, зачастую применимы к млекопитающим.

С помощью, новой 3D-модели учёные намерены решить многие фундаментальные проблемы, стоящие перед биологией и медициной – например, они хотят понять механизмы передачи нервных импульсов.

Некоторые аналитики для наглядности сравнивают новый подход с революцией в мире компьютерных игр, когда на смены простым картинкам пришли игры с трёхмерной графикой.