Bestemmelse af cellernes form

Celler udfører konstant små opgaver som at reparere sår. De udøver kraft ved at ændre form. Men hvordan omsætter celler deres form til at udøve en kraft i en bestemt retning? Eksperimentelle og teoretiske fysikere fra Leiden Universitet har nu fundet et spor til at besvare dette spørgsmål. Cellers former viser sig at være tilnærmet af buer af en ellipse. Forskningen blev offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve den 29. oktober.

Forestil dig, at du snubler på fortovet og får et lille sår på albuen. Hvad laver du? Måske skulle du desinficere det, men for resten:lad det være. Inden vi får lejlighed til at tænke over det, millioner af fibroblastceller har allerede startet helingsprocessen. Blandt andet, de lukker de små huller i huden ved at trække væv sammen. Celler udfører dette job, ligesom alle deres andre job, ved at ændre deres form. Det sætter dem i stand til at udøve kraft og fornemme deres omgivelser. Folk gør faktisk det samme - de ændrer deres holdning, mens de reparerer et dæk eller søger efter vækkeuret i mørke. Men hvordan omsætter celler deres form til at påføre en kraft i en bestemt retning? Et samarbejde mellem eksperimentelle og teoretiske fysikere fra Leiden Universitet rapporterer nu et svar på dette spørgsmål. Holdet, ledet af Luca Giomi og Thomas Schmidt, opdaget, at formen af ​​celler godt kan tilnærmes med segmenter af en bestemt ellipse.

Den eksperimentelle gruppe af Schmidt afbildede cytoskelettet af en fibroblastcelle (se figur) for at få et øjebliksbillede af dens form. Cytoskelettet er et gel-lignende materiale lavet af små kontraktile fibre, der samtidig tillader celler at bevare deres strukturelle integritet og udøve kræfter. I mellemtiden den teoretiske gruppe af Giomi udførte beregninger for at finde ud af, at de kurvede former rundt om kanten af ​​cellen er dele af en og samme ellipse. Tidligere blev det antaget, at disse former er en del af cirkler - en antagelse, der stadig gælder for mindre mobile celler. Styrken af ​​cellernes kontraktile kraft dikterer ellipsens excentricitet – eller slankhed. Da forskerne plottede en ellipse på det faktiske billede, deres teori viste sig at holde eksperimentelt. Hvad mere er, ellipsens semi-hovedakse peger altid i samme retning som cytoskeletfibrene, også i overensstemmelse med teorien.

"Cirkler har ingen retning, men det gør ellipser, " siger ph.d.-studerende og medforfatter Koen Schakenraad. "Så vi har fundet en ledetråd til at forklare en celles retningssans." Opdagelsen er først og fremmest vigtig for den grundlæggende videnskab. På længere sigt forskningsfeltet kunne give vital indsigt til den medicinske sektor. Schakenraad:"F.eks. et stort problem med kræft er metastaser. Hvis vi forstår, hvordan metastaser har en følelse af retning, mens de spredes, dette kan give en vis indsigt i kræftforskning."