Исследователи из Фонда фундаментальных исследований материи, FOM (Нидерланды) показали, что метаболизм, процесс преобразования молекул в клетке, идет неравномерно. Так как метаболизм является двигателем всей биологической активности в клетке, то его нестабильность может играть роль в развитии различных заболеваний, прежде всего онкологических.
Живые клетки — это постоянно работающие химические фабрики. Так, клетки берут сахара, например, глюкозу, расщепляют их на молекулы и использую в конструировании ДНК, протеинов, клеточной мембраны и так далее. Метаболизм не только позволяет клетке выполнять различные функции, но и расти размножаться, а значит, создавать весь организм.
До сих пор предполагалось, что эти химические фабрики — предприятия непрерывного цикла, тем не менее, как показало новое исследование, метаболическая активность клетки колеблется непредсказуемым образом, что делает ее функционирование еще более сложным.
«Если бы метаболизм был непрерывным и постоянным процессом, то как бесчисленные реакции, происходящие в организме, могли бы влиять друг на друга?» — поставил вопрос руководитель исследования профессор Зандер Танс (Sander Tans). Поэтому ученые наблюдали за многоступенчатым процессом расщепления сахара. Связывая флуоресцентные белки с энзимами, ускоряющими реакции, они смогли зафиксировать количество энзимов и скорость реакции. Параллельно с помощью недавно разработанной микроскопической техники они наблюдали за ростом кишечной палочки E. coli.
Выяснилось, что случайные флуктуации в производстве ферментов привели к изменению в скорости роста Е. coli. Изменение количества ферментов привело к изменению скорости реакции расщепления сахара, колебания были переданы всем последующим реакциям, что, в конечном счете, привело к нарушению нормального роста клетки.
Открытие, результаты которого опубликованы в журнале Nature, приводит еще к нескольким вопросам. Например, интересно, почему эволюции не удалось полностью подавить этот хаос, чтобы все клетки могли нормально развиваться, или какую роль хаотические изменения в процессе метаболизма играют в тех болезнях, характеристикой которых является нерегулярный рост клеток.
Иллюстрация: Кишечная палочка E. coli. Wikimedia Commons
