Nowa technika po raz pierwszy wizualizuje mechaniczną strukturę jądra komórkowego

Jądro komórkowe jest centrum kontroli ważnych procesów komórkowych, ale jego właściwości fizyczne wciąż stanowią dla naukowców zagadkę. Międzynarodowy zespół badawczy kierowany przez MedUni Vienna opracował obecnie nową technologię, która zapewnia niedostępny wcześniej wgląd we właściwości mechaniczne tego centrum sterowania.

Po raz pierwszy możliwe stało się zwizualizowanie jego dziwnych, dynamicznych cech strukturalnych w żywych komórkach, które wydają się być kluczowe dla funkcjonowania komórek. Najnowsze wyniki badań opublikowany W Fotonika przyrodyMoże przyczynić się do lepszego zrozumienia podstawowych procesów życiowych.

Naukowcy od dawna interesują się właściwościami mechanicznymi jądra komórkowego. Wiadomo, że elementy te muszą być dobrze zorganizowane, aby komórka mogła prawidłowo funkcjonować i mogą ulegać zmianom w trakcie różnych chorób. Wiadomo również, że jądro komórkowe może zachowywać się jak ciecz i jak ciało stałe, jednak nie jest jasne, w jaki sposób te właściwości mogą prowadzić do procesów życiowych, takich jak reorganizacja w jądrze podczas podziału komórki lub szybka i wysoce wydajna synchronizacja procesów w różnych rejony jądra.

Wizualizuj bardzo dynamiczną strukturę

Zespół badawczy kierowany przez Karima Sayyada z Centrum Anatomii i Biologii Komórki MedUni w Wiedniu (część Grupy Obrazowania Medycznego w MedUni w Wiedniu) jest teraz o krok bliżej odpowiedzi na te pytania. Naukowcy opracowali technikę, dzięki której można z biegiem czasu obrazować w żywych komórkach złożone cechy mechaniczne jądra komórkowego. Metoda opiera się na procesie zwanym rozpraszaniem światła Brillouina, który mierzy rozpraszanie światła na skutek drgań termicznych stale obecnych w próbce.

Widmo światła rozproszonego można wykorzystać do obliczenia elastyczności i lepkości próbki w kierunku rozchodzenia się światła. Mierząc to pod wszystkimi kątami jednocześnie, naukowcy byli w stanie stworzyć przestrzenne mapy jądra komórkowego, które ujawniają, jak zmienia się jego struktura mechaniczna w czasie. Odkryli, że jest on nie tylko bardzo dynamiczny, ale posiada także dziwny system dalekiego zasięgu, który może być odpowiedzialny za synchronizację procesów w jądrze.

Zrozumienie rozwoju chorób

„To, co możemy sobie wyobrazić dzięki naszej technologii, jest niezwykłe i przełomowe” – mówi Al-Sayyad, kierownik badania. „Niezwykłe właściwości, które obserwujemy, dają nam wgląd w to, jak jądro komórkowe jest w stanie tak szybko, skutecznie i w tak ukierunkowany sposób synchronizować procesy życiowe, mimo że zwykle wygląda jak ciepła, niechlujna zupa”.

Wyniki mogą również przyczynić się do lepszego fizycznego zrozumienia anomalii patologicznych związanych ze zmianami w procesach jądrowych. Oczekuje się, że przyszłe badania z wykorzystaniem nowej technologii będą opierać się na tych odkryciach, na przykład w celu wyjaśnienia kluczowych czynników molekularnych i środowiskowych, które leżą u podstaw szczególnych właściwości mechanicznych i strukturalnych jądra komórkowego.