Пируэты клеточного Уробороса: ученые станцевали «нобелевскую» аутофагию

Физики из Университета Мичигана создали ролик, изображающий процесс аутофагии

Пируэты клеточного Уробороса

Танцы женщин в красных туфлях на высоких каблуках вокруг стульев, калейдоскоп цветных пятен, элементы классического балета, монофонические мелодии и партии, играемые в две руки в разных октавах — Indicator.Ru попытался разобраться, как увидеть и услышать в этом аутофагию.

Механизм аутофагии, за изучение которого была вручена Нобелевская премия по физиологии и медицине 2016 года, исследовался очень интенсивно на протяжении последнего десятилетия. В связи с этим еще в 2013 году Университет Мичигана представил ролик, музыкально и хореографически изображающий этот процесс.

Создатели видео подчеркивают метафоричность происходящего, отмечая, что стремились не четко изобразить, а творчески переосмыслить механизм аутофагии, чтобы зрители могли почувствовать, «как думают ученые».

Чужие, шапероны и бомж на вокзале: кто есть кто

«Аутофагия — процесс, во время которого наши клетки разрушают свои кусочки и повторно используют полученные макромолекулы для поддержания жизненно важных функций», — рассказывает Дэн Клионски, автор идеи, профессор в Институте естественных наук Университета Мичигана.

Танец, созданный объединенными усилиями клеточных биологов, композиторов, хореографа, танцоров и научных иллюстраторов, призван, по словам авторов, сделать науку более доступной для студентов и широкой публики.

Действие состоит из пяти частей. Первая из них, «Аутофагия 101», рассказывает о том, как белки захватываются аутофагосомой, которая затем сливается с лизосомой (органоидом, занимающимся «клеточным пищеварением» и содержащим внутри ферменты — белки, позволяющие расщепить попавшие внутрь части других органоидов и молекулы). Мячи и воздушные шарики — «строительные кирпичики» молекул, на которые распадаются переваренные белки — разлетаются во все стороны, что означает их повторное использование.

Вторая часть называется «Танец леди с чемоданом» и описывает, что происходит с неправильно свернутой молекулой. Её сравнивают с бездомной женщиной в публичном месте, которой оказывают недоброжелательный прием. Женщину с чемоданом окружают белки-шапероны, роль которых в клетке — помогать другим белкам принимать нужную форму. На полу все это время изображаются молекулы-шапероны.

В третьей части, «Дивертисмент 1» (что в музыке является названием дополнительных танцевальных и песенных номеров), метафорически показано, как биологические молекулы работают в клетке, взаимодействуют и перемещаются из одной ее части в другую. Голубые круги с полосами внутри изображают митохондрии, по краям от них видны маленькие оранжевые вакуоли, из которых извергается розовое содержимое — продукты переваривания. Биологические молекулы путешествуют из одного органоида в другой, вступают в химические реакции, выделяют молекулы наружу, входят и выходят из клетки, работая слаженно.

Четвёртая часть показывает вторжение чужака, который нарушает слаженный танец биологических молекул. Низкие ноты подчеркивают напряженность ситуации. Отрицательный персонаж — бактерия или вирус в черном парике — в заключительной части под названием «Гарпии на каблуках» окружается стульями и пятном света, что символизирует двойную мембрану аутофаголизосомы (то, что получилось после слияния аутофагосомы и лизосомы), под которой незваный гость переваривается. Красные туфли женщин, скорее всего, означают активные центры белков, которые помогают опознать и схватить чужака. Видно, как «гарпии на каблуках» достают из карманов жертвы воздушные шарики, надувают их и отпускают, что символизирует выбрасывание деталей поверженного врага в цитоплазму клетки, где они становятся строительным материалом для новых молекул.

Как услышать макроаутофагию: пояснения композитора

В заключительной части под названием «Гарпии на каблуках» использована композиция Вэнди Ли «Макромузофагия». В этом слове объединяется музыка и макрофагия — разновидность аутофагии, при которой отправленную на переработку часть клетки окружает мембранная оболочка, аутофагосома, с которой затем сливается лизосома.

В своей научной статье «Макромузофагия» Вэнди Ли объясняет, как ее музыкальная композиция описывает механизмам аутофагии.

Музыка начинается с нескольких тактов «бедных» созвучий, повторяющихся и колеблющихся в среднем регистре нот, что символизирует клеточный стресс и голодание, и запуск на него ответа в виде аутофагии. Промежутки между этими нотами становятся все короче, и они постепенно разворачиваются, превращая монофоническую мелодию в мощные септы и другие диады, означающие формирование двойной мембраны фагофора. Сразу же после этого фагофор расширяется и преобразуется в аутофагосому, что иллюстрируется быстрыми полукруговыми взмахами скрещивающихся рук танцоров и музыкальными мотивами, как бы «наматывающимися» на серии нот в среднем регистре. Эти мотивы усиливаются до тех пор, пока исполнитель мелодии не начинает играть один и тот же энергичный мотив в две руки с разницей в две октавы с предельным ритмическим усилением в этот момент внешний слой оболочки аутофагосомы сливается с лизосомой (или вакуолью, как у дрожжей). Процесс переваривания захваченного «чужака» с помощью ферментов слышен как повторяющиеся группы диссонансных нот, которые в конце превращаются в пассажи, напоминающие марш. В конце композиции (в танце это соответствует сдуванию шариков) ноты становятся все выше и тоньше, как бы улетучиваясь, что характеризует окончание процесса аутофагии и выделение в клетку кирпичиков — нового строительного материала.

Ссылка на источник