Нейтрофилы, являясь клетками иммунной системы, циркулирующие в крови, выделяются среди других клеток, чьи ядра обычно имеют округлую форму, благодаря ядрам сложной, дольчатой структуры. Это позволяет им достигать участков, недоступных клеткам с типичными ядрами. В недавней публикации в журнале Nature ученые раскрыли детали формирования таких необычных ядер и предложили использовать этот процесс в качестве инновационного терапевтического подхода.
Лейкоциты, клетки крови, отвечающие за защиту организма от инфекций, включают в себя большое количество нейтрофилов. Эти клетки являются частью врожденной иммунной системы и непосредственно задействованы в уничтожении болезнетворных агентов, таких как бактерии или вирусы, посредством фагоцитоза.
В отличие от некоторых других форменных элементов крови, таких как зрелые эритроциты и тромбоциты, нейтрофилы имеют ядро, хотя его форма весьма своеобразна. У большинства клеток ядро круглое или овальное, то у нейтрофилов оно дольчатое, то есть состоит из нескольких соединенных перетяжками сегментов.
У созревающих (палочкоядерных) и зрелых (сегментоядерных) нейтрофилов наблюдается существенная разница в структуре ядра. Данная особенность, связанная с трансформацией иммунных клеток, обеспечивает им высокую подвижность. Благодаря гибкому ядру нейтрофилы могут легко преодолевать различные ткани, в отличие от клеток с округлым ядром. Понятно, что в первую очередь они направлены на уничтожение патогенов и очагов воспаления.
Авторы статьи в ведущем научном журнале Nature выяснили механизмы, благодаря которым нейтрофилы меняют форму своих ядер. Ученые использовали метод избирательного окрашивания клеток и описали изменения конформации (то есть трехмерной формы) хромосом у клеток-предшественниц нейтрофилов.
Выяснилось, что формирование необычной структуры ядра обусловлено подавлением процесса компактизации ДНК, известного как « экструзия (в этом процессе, также известном как «выдавливание петель», задействованы специализированные «молекулярные моторы», включая белковый комплекс когезин.
Удаление фактора NIPBL, необходимого для формирования петель, привело к аномальным изменениям формы ядра у клеток-предшественников нейтрофилов. Ядра приобрели форму, напоминающую подкову, ленту, кольцо и другие вариации. Авторы предполагают, что это соотносится с клетками при нормальной дифференциации нейтрофилов, которые таким образом приобретают уникальную архитектуру хроматина и пакуют свои хромосомы в структуры, напоминающие дольки или лепестки. Нехватка NIPBL также остановила деление клеток и «включила» в них специфические гены, которые активны у нейтрофилов.
Авторы полагают, что их исследования представляют ценность не только с теоретической точки зрения, но и способны послужить фундаментом для разработки инновационных подходов терапии. Изменяя искусственным путем структуру ядер клеток, можно повысить их способность к проникновению в ткани и, соответственно, усилить эффективность уничтожения инфекционных агентов.