В отличие от большинства клеток с округлыми ядрами нейтрофилы — клетки иммунной системы, которые плавают в нашей крови, — имеют ядра замысловатой дольчатой формы. Благодаря им нейтрофилы способны пробраться туда, куда не проникнут клетки с обычным ядром.
Среди клеток крови, которые защищают человека от инфекций, — лейкоцитов — наиболее многочисленны нейтрофилы. Они относятся к так называемому врожденному иммунитету и напрямую участвуют в разрушении (фагоцитозе) непрошеных гостей — различных патогенов вроде бактерий или вирусов.
В отличие от некоторых других форменных элементов крови (зрелых эритроцитов и тромбоцитов) нейтрофилы не лишены ядра, однако его форма очень необычна. Если у большинства клеток ядро круглое или овальное, то у нейтрофилов оно дольчатое, то есть состоит из нескольких соединенных перетяжками сегментов.
Структура ядра заметно отличается у созревающих (палочкоядерных) и зрелых (сегментоядерных) нейтрофилов. Такое необычное видоизменение клеток иммунитета делает их очень подвижными. Нейтрофилы со своим гибким ядром способны «пролезть» через любые ткани — там, где застрянет любая клетка с округлым ядром. Нетрудно догадаться, что их целью при этом служат патогены и места 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.
Оказалось, что в основе уникальной формы ядер — ингибирование механизма упаковки ДНК, который называется «экструзия (или проталкивание) петель» (loop extrusion). В нем участвуют специализированные «молекулярные моторы», в том числе белковый комплекс когезин.
За счет удаления необходимого для экструзии петель фактора NIPBL (nipped-B-like protein) ученые вызвали у клеток — предшественниц нейтрофилов необычные изменения формы ядра: те приобрели форму подковы, ленты, кольца и так далее. Авторы полагают, что это соответствует происходящему 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 надеются, что их результаты имеют не только теоретическое значение и вполне могут стать основой для новых методов терапии. Искусственно придавая ядрам клеток необычную форму, мы сможем улучшить их способность проникать через толщу тканей и, как следствие, эффективнее убивать возбудителей инфекций.
Автор: Михаил Орлов