Исследования показывают, что клетки в организме связаны, как компьютерные чипы, с прямыми сигналами, указывающими, как они функционируют. Однако, в отличие от фиксированной печатной платы, ячейки могут быстро перепрограммировать свои коммуникационные сети, чтобы изменить свое поведение.
Открытие этой клеточной сети меняет наше понимание того, как инструкции распространяются вокруг клетки. Считалось, что различные органы и структуры внутри клетки плавают в открытом море, называется цитоплазмой. Считалось, что сигналы, указывающие клетке, что делать, передаются волнами, и частота волн была решающей частью сообщения.
Исследователи из Эдинбургского университета обнаружили, что информация переносится через сеть направляющих проводов, которые передают сигналы на крошечные наноразмерные расстояния.
Исследователи говорят, что именно движение заряженных молекул через эти крошечные расстояния передает информацию, как в компьютерном микропроцессоре. Эти локализованные сигналы отвечают за организацию деятельности клетки, например, инструктирование мышечных клеток расслабляться или сокращаться. Когда эти сигналы достигают генетического материала в сердце клетки, называемого ядром, они сообщают о мельчайших изменениях в структуре, которые высвобождают определенные гены, чтобы они могли быть выражены.
Эти изменения в экспрессии генов еще больше изменяют поведение клетки. Когда, например, клетка переходит из устойчивого состояния в фазу роста, сеть полностью перестраивается для передачи сигналов, которые включают гены, необходимые для роста.
Исследователи говорят, что понимание кода, который контролирует эту систему проводов, может помочь понять такие заболевания, как легочная гипертензия и рак, и может однажды открыть новые возможности лечения.
Команда сделала свое открытие, изучая движение заряженных молекул кальция внутри клеток, которые являются ключевыми сообщениями, которые несут инструкции внутри клеток. Используя мощные микроскопы, они могли наблюдать за электрической сетью с помощью вычислительных технологий, подобных тем, которые позволили получить первое в истории изображение черной дыры.
Ученые говорят, что их открытия являются примером квантовой биологии — новой области, которая использует квантовую механику и теоретическую химию для решения биологических проблем.
Исследование, опубликованное в Nature Communications и финансировалось Британским Фондом Сердца.
Профессор Марк Эванс из Центра исследований мозга Эдинбургского университета сказал: «Мы обнаружили, что клеточная функция координируется сетью нанотрубок, подобных углеродным нанотрубкам, которые вы найдете в компьютерном микропроцессоре.
«Самое поразительное, что эта схема очень гибкая, так как эта клеточная сеть может быстро реконфигурироваться, чтобы доставлять различные выходы таким образом, который определяется информацией, полученной и переданной от ядра. Это то, чего еще не могут достичь микропроцессоры или печатные платы, созданные человеком.»
Источник: University of Edinburgh