При каждом приеме пищи клетки, выстилающие стенки кишечника, должны резко активизировать свою деятельность. Согласно новому исследованию израильских ученых, опубликованного в журнале Science, они задействуются в процессе пищеварения наиболее экономичным способом, на котором построена известная бизнес-стратегия.
В бизнесе или технологии, когда необходимо очень быстро запустить производство, часто принимаются мгновенные решения. Ускорение производства может идти двумя путями: задействование всех ресурсов уже существующего оборудования, либо же перенаправление всех ресурсов на предварительное переоборудование, полностью отвечающее условиям поставленной задачи.
Второй вариант может показаться менее эффективным методом производства, но на самом деле он в некоторых случаях значительно ускоряет процесс. Доктор Шалев Ицковиц (Shalev Itzkovitz) и его команда из отдела молекулярной клеточной биологии Института Вейцмана (Weizmann’s Molecular Cell Biology Department) обнаружили, что этот метод применяется в слизистых клетках стенок кишечника.
Тонкий кишечник изнутри выстлан слизистой оболочкой, которая состоит из одного слоя продолговатых ворсинчатых клеток. Ворсинчатые клетки, находясь в непосредственном контакте с пищевыми массами, всасывают питательные вещества из просвета кишечника и «передают» их в общий кровоток. Учёные выяснили, что два «полюса» этих клеток отличаются по составу матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК): около 30% всех экспрессивных генов кишечника контролируют синтез мРНК либо на одном, либо на другом конце ворсинчатой клетки тонкого кишечника. Два клеточных полюса также отличаются по содержанию рибосом, синтезирующих протеины: на конце, обращённом в просвет кишечника, этих рибосом в два раза больше, поэтому и выработка белков здесь намного эффективней.
Ученые обнаружили, что всякий раз, когда пища попадает в кишечник, клетки немедленно реагируют, увеличивая производство рибосом, особенно в «пищевой» части клетки. С этой целью клетка направляет в область, обращенную к пище, большое количество мРНК, которые несут генетический код для создания рибосом. Затем эта часть клетки становится интенсивным производственным цехом, генерируя белки, необходимые для переработки пищи.
Ицковиц объясняет: «В течение большей части суток клетки, выстилающие кишечник, просто отдыхают, но, как только появляется пища, они должны немедленно начать действовать. В течение примерно получаса они могут увеличить производство определенных белков за несколько минут, перемещая молекулы мРНК, кодирующие соответствующие белки, в ту сторону клетки, которая богата рибосомами. Эта бизнес-стратегия позволяет им справляться с поступлением пищи быстро и эффективно».
В дополнение к открытию пути для новых исследований в «экономике» клеток, результаты исследования израильских ученых могут иметь большое значение для медицины, поскольку кишечная слизистая играет важную роль как в поглощении питательных веществ, так и в защите организма. Теперь можно будет выяснить, может ли отказ мРНК перейти в нужную часть клетки (или отсутствие баланса между мРНК в разных частях клетки) играть роль в таких заболеваниях, как язвенный колит, болезнь Крона и рак кишечника.
Автор: Юлия Бондарь