На відміну від більшості клітин з округлими ядрами нейтрофіли – клітини імунної системи, які плавають у нашій крові, – мають ядра хитромудрої часточкової форми. Завдяки їм нейтрофіли здатні пробратися туди, куди не проникнуть клітини зі звичайним ядром. Автори нової статті в Nature дізналися, як утворюються такі дивні ядра, і запропонували використовувати цей механізм як новий метод терапії.
Серед клітин крові, які захищають людину від інфекцій, – лейкоцитів – найбільш численні нейтрофіли. Вони відносяться до так званого вродженого імунітету і безпосередньо беруть участь у руйнуванні (фагоцитозі) непроханих гостей – різних патогенів на кшталт бактерій чи вірусів.
На відміну від деяких інших формених елементів крові (зрілих еритроцитів та тромбоцитів) нейтрофіли не позбавлені ядра, проте його форма дуже незвичайна. Якщо у більшості клітин ядро кругле або овальне, то у нейтрофілів воно дольчатое, тобто складається з кількох з’єднаних перетяжками сегментів.
Структура ядра помітно відрізняється у дозріваючих (паличкоядерних) та зрілих (сегментоядерних) нейтрофілів. Така незвичайна видозміна клітин імунітету робить їх дуже рухливими. Нейтрофіли зі своїм гнучким ядром здатні “пролізти” через будь-які тканини – там, де застрягне будь-яка клітина з округлим ядром. Неважко здогадатися, що метою при цьому служать патогени і місця запалення.
Автори статті у провідному науковому журналі Nature з’ясували механізми, завдяки яким нейтрофіли змінюють форму своїх ядер. Вчені використовували метод вибіркового фарбування клітин та описали зміни конформації (тобто тривимірної форми) хромосом у клітин-попередниць нейтрофілів.
Виявилося, що в основі унікальної форми ядер – інгібування механізму упаковки ДНК, який називається “екструзія (або проштовхування) петель” (loop extrusion). У ньому беруть участь спеціалізовані «молекулярні мотори», зокрема білковий комплекс когезин.
За рахунок видалення необхідного для екструзії петель фактора NIPBL (nipped-B-like protein) вчені викликали у клітин-попередниць нейтрофілів незвичайні зміни форми ядра: ті набули форми підкови, стрічки, кільця і так далі. Автори вважають, що це відповідає події з клітинами при нормальній диференціації нейтрофілів, які таким чином набувають унікальної архітектури хроматину і пакують свої хромосоми в структури, що нагадують часточки або пелюстки. Нестача NIPBL також зупинила поділ клітин та «включила» в них специфічні гени, які активні у нейтрофілів.
Автори сподіваються, що їх результати мають не тільки теоретичне значення і можуть стати основою для нових методів терапії. Штучно надаючи ядрам клітин незвичайну форму, ми зможемо покращити їхню здатність проникати через товщу тканин і, як наслідок, ефективніше вбивати збудників інфекцій.