Кальмары и осьминоги — неуловимые обитатели морских просторов. Все это благодаря способности создавать маскировочную окраску, то есть менять цвет и рисунок своей кожи в зависимости от условий окружающей среды. В новом исследовании ученые детально рассмотрели молекулярный механизм «невидимости» этих головоногих. Американские биологи использовали клетки человека как модель для воспроизведения «регулируемой прозрачности» клеток кожи кальмара. Исследователи представили свои результаты на Конференции Американского химического общества (ACS Spring 2023).
На протяжении веков люди поражались способностям кальмаров и осьминогов сливаться с окружающей средой при помощи маскировочной окраски. Морские моллюски меняют цвет кожи благодаря коллективной работе нескольких типов пигментных клеток. Эти высокоспециализированные клетки обычно располагаются близко к мышечным волокнам, чтобы менять свои свойства в зависимости от степени сокращения мышц.
В новом исследовании ученые заострили внимание на лейкофорах — группе пигментных клеток головоногих, расположенных между поверхностным слоем кожи и мышцами. Лейкофоры содержат в себе особенный белок — рефлектин. Этот белок формирует микрокластеры, которые меняют свою структуру в ответ на изменение концентрации солей или воздействия нейромедиаторов на клетки. В результате лейкофоры начинают отражать больше света и выглядят как непрозрачные пятна на теле кальмара.
На первом этапе эксперимента ученые встроили в человеческие клетки ген кальмара, кодирующий белок рефлектина A2. В качестве клеточной культуры группа исследователей выбрала клетки эмбриональных почек человека.
«Нашей задачей было добиться стабильной экспрессии белка-рефлектина в клетках млекопитающих, чтобы поэтапно контролировать степень рассеивания света», — прокомментировал Алон Городецкий из Калифорнийского университета в Ирвайне. — Далее нашей задачей стало понять, можем ли мы предсказуемо поменять прозрачность клеток в ответ на изменения в окружающей среде».
Команда добавляла раствор соли в среду для культивирования клеток и наблюдала, как белки-рефлектины собираются в гранулы. В результате исследователи получили покадровые 3D-изображения микрокластеров рефлектина. По мере того как скопления белка становились больше, количество света, отражавшегося от клеток, увеличивалось. Клетки стали пропускать меньше света сквозь себя, а больше — отражать и рассеивать.
Данная работа впервые продемонстрировала экспериментальную систему на основе человеческих клеток, которая позволяет регулировать показатели прозрачности и светорассеивания клеток. Полученные экспериментальные данные помогли лучше понять строение клеток кожи кальмара, а также установить взаимосвязь между оптическими характеристиками клеток и их внутриклеточным строением.
«Наши результаты способствовали более глубокому пониманию механизмов камуфляжа головоногих и привели к разработке уникальных инструментов в областях биофотоники и биоинженерии», — подытожил Георгий Богданов из Калифорнийского университета в Ирвайне.
Автор: Мария Макарова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
