Голодные дрожжи — крошечные живые термометры

Мембраны жизненно важны для наших клеток. Каждая клетка нашего тела заключена в оболочку. И в каждой из этих клеток содержатся специализированные частицы, называемые органеллами, которые тоже покрыты мембранами.

Мембраны помогают клеткам в выполнении их задач. Таких, как расщепление питательных веществ ради энергии, сборка и разборка белков, наблюдение за окружающими условиями, передача сигналов и деление.

Биологи давно пытались понять, как именно мембраны выполняют такие разные виды работ. Основные компоненты мембран служат замечательным барьером. Это большие, похожие на жир молекулы под названием липиды и компактные молекулы вроде холестерола. Во многих случаях непонятно, как именно эти молекулы помогают белкам внутри мембран выполнять свою работы.

В исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, команда ученых из университета Вашингтона рассматривала фазу сепарации в растущих клетка дрожжей. Именно благодаря этим одноклеточным грибам у нас есть выпечка, вино, пиво и многое другое. Ученые узнали, что живые дрожжевые клетки способны активно регулировать процесс под названием «фаза сепарации» в одной из их мембран. Во время фазы сепарации мембрана остается цельной, но разделяется на множественные четкие зоны или домены, отделяющие липиды и белки друг от друга. Новое исследование впервые показало, что в ответ на условия окружающей среды клетки дрожжей с большой точностью регулируют температуру, при которой мембрана проходит фазу сепарации. Ученые предположили, что фаза сепарации скорее всего является своего рода переключателем, который клетки дрожжей используют для управления типами выполняемой мембранами работы и посылаемыми ими сигналами.

Для клетки очень важно обладать мембранными доменами. Даже если окружающая среда меняется, например, при повышении температуры, то клетка на это реагирует и тратит энергию на поддержание фазы сепарации.

Когда вокруг много сахара, то клеточная вакуоль дрожжей (важная органелла хранения и передачи сигналов) становится большой и мембрана под микроскопом выглядит цельной. Но когда количество ресурсов падает, вакуоль начинает фазу сепарации, и на ее мембране появляется много круглых зон.

В новом исследовании доктор Шантель Левилль и ее коллеги хотели понять, способны ли клетки дрожжей активно регулировать фазу сепарации. Для этого они помещали клетки дрожжей в разные температурные условия, а потом кратковременно повышали температуру. И какая бы ни была начальная температура, каждый раз при ее повышении на 4 градуса мембранные домены исчезали. Эти эксперименты показали, что дрожжи всегда поддерживают на мембране вакуоли фазу сепарации, пока температура не вырастет где-то на 4 градуса выше температуры, при которой дрожжи растут.

Ученые полагают, что это является четким признаком того, что клетки дрожжей подстраивают мембрану вакуоли к разным условиям окружающей среды, чтобы поддержать на ней постоянную фазу сепарации.

Скорее всего, фаза сепарации на мембранах дрожжей представляет собой двустороннюю дверь. Ведь если клетки снова найдут питательные вещества, они захотят вернуться в свое первоначальное состояние.

Биологи знают, что когда на мембране дрожжевой вакуоли появляются домены, клетка прекращает деление. Эти два события скорее всего связаны, поскольку на мембране дрожжевой вакуоли находятся два комплекса белков, которые очень важны для клеточного деления. Когда эти комплексы находятся далеко друг от друга, деление клетки останавливается.

Фаза сепарации в вакуоли происходит именно тогда, когда клетке необходимо прекратить деление, так как питательные вещества закончились. Согласно предположению ученых, фаза сепарации является механизмом, который клетка использует для отделения друг от друга двух белковых комплексов и остановки процесса деления клетки.

В клетках как дрожжей, так и человека, белковые комплексы, включенные в мембраны, влияют на поведение клетки. Если дальнейшее исследование покажет, что фаза сепарации в вакуоли дрожжевой клетки регулируют клеточное деление, то это будет первым примером клеточной регуляции с помощью этого некогда недооцененного свойства мембран.

Фаза сепарации может быть общим обратимым механизмом для регулирования многих клеточных свойств.

По материалам Phys.org

Читайте также:

На бактерии-анаэробы надели «скафандры»: чем это поможет человеку?

В глубоком космосе обнаружили органическую молекулу, необходимую для возникновения жизни