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Le unità tenenti la carreggiata minuscole danno senza precedenti sbirciano come le celle cambiano con tempo

Per la prima volta, gli scienziati hanno introdotto le unità tenenti la carreggiata minuscole direttamente nell'interno delle cellule di mammiferi, dante un senza precedenti sbirciano i trattamenti che governano l'inizio dello sviluppo.

Questo lavoro sugli embrioni unicellulari è collocato per spostare la nostra comprensione dei meccanismi che sostengono generalmente il comportamento cellulare e possono infine fornire le comprensioni in che cosa va male nell'invecchiamento e nella malattia.

La ricerca, piombo dal professor Tony Perry dal dipartimento di biologia e della biochimica all'università di bagno, ha compreso iniettare ad un nanodevice basato a silicio insieme allo sperma nella cella dell'uovo di un mouse. Il risultato era un uovo sano e fertilizzato che contenente un'unità tenente la carreggiata.

Le unità minuscole sono un piccolo come i ragni, completi con otto “cosciotti altamente flessibili. I cosciotti misurano “la trazione e la spinta„ delle forze esercitate nell'interno delle cellule molto ad un ad alto livello di precisione, quindi rivelando le forze cellulari al gioco e mostrando come la materia intracellulare si è riorganizzata col passare del tempo.

I nanodevices sono incredibilmente sottili - simile ad alcuna delle componenti strutturali delle cellule e di misurazione dei 22 nanometri, rendenti loro circa 100.000 volte più sottili di una moneta di libbra. Ciò significa che hanno la flessibilità registrare il movimento del citoplasma delle cellule mentre l'embrione unicellulare intraprende il suo viaggio verso trasformarsi in un embrione della due-cella.

“Questa è la prima occhiata della fisica di tutta la cella su questo disgaggio dall'interno di,„ ha detto il professor Perry. “È la prima volta chiunque ha veduto dall'interno come il materiale delle cellule si muove intorno e si organizza.„

Perché sondi il comportamento meccanico delle cellule?

L'attività all'interno di una cella determina come quella cella funziona, spiega il professor Perry. “Il comportamento della materia intracellulare è probabilmente influente a comportamento delle cellule quanto espressione genica,„ ha detto. Finora, tuttavia, questo ballo complesso di materiale cellulare ha è rimanere in gran parte non studiato. Di conseguenza, gli scienziati hanno potuti identificare gli elementi che compongono una cella, ma non come l'interno delle cellule si comporta complessivamente.

“Dagli studi in biologia ed embriologia, sappiamo circa determinate molecole ed i fenomeni cellulari ed abbiamo tessuto questi informazioni in una descrizione riduzionista di come le cose funzionano, ma ora questa descrizione sta cambiando,„ ha detto il professor Perry. La descrizione è stata scritta in gran parte dai biologi, che hanno portato con loro le domande e gli strumenti di biologia. Che cosa mancava era fisica. La fisica chiede notizie sulle forze che determinano il comportamento delle cellule e fornisce un approccio dall'alto in basso a trovare la risposta.

“Possiamo ora esaminare la cella complessivamente, non appena le noci - e - perni di zavorra che la fanno.„

Gli embrioni del mouse sono stati scelti per lo studio a causa del loro relativamente grande (misurano 100 micron, o 100 millionths di un metro, di diametro, confrontato ad una cella regolare che è di soltanto 10 micron [10-millionths di un metro] di diametro). Ciò ha significato che dentro ogni embrione, c'era spazio per un'unità tenente la carreggiata.

I ricercatori hanno effettuato le loro misure esaminando i video registrazione catturati tramite un microscopio mentre l'embrione si è sviluppato.

A volte le unità sono state lanciate e torto state con le forze che erano ancora maggiori di quelle celle di muscolo dell'interno. Altre volte, le unità hanno mosso pochissimo, mostrando che l'interno delle cellule era diventato calmo. C'era niente di casuale circa questi trattamenti - a partire dal momento che avete un embrione unicellulare, tutto è fatto in un modo prevedibile. La fisica è programmata.„

Il professor Tony Perry, dipartimento di biologia e biochimica, università di bagno

I risultati aggiungono ad una maschera emergente di biologia che suggerisce che il materiale dentro una cella vivente non sia statico, ma invece cambi i sui beni in un modo pre-ordinato poichè la cella esegue la sua funzione o risponde all'ambiente. Il lavoro può l'un giorno avere implicazioni per la nostra comprensione di come le celle invecchiano o smettono di lavorare come dovrebbero, che è che cosa accade nella malattia.

Lo studio è pubblicato questa settimana in materiali della natura ed ha compreso un'associazione transdisciplinare fra i biologi, gli scienziati dei materiali ed i fisici basati nel Regno Unito, in Spagna e U.S.A.

Source:
Journal reference:

Duch, M., et al. (2020) Tracking intracellular forces and mechanical property changes in mouse one-cell embryo development. Nature Materials. doi.org/10.1038/s41563-020-0685-9.