Химики создали молекулу, которая может измерить, как меняется объем клетки и ее внутреннее давление. Молекула прикрепляется к мембране клетки и светится в зависимости от величины механического напряжения в ее оболочке. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Chemistry.

У клеток большинства бактерий, архей, грибов и растений есть клеточная стенка — внешняя оболочка, которая расположена снаружи цитоплазматической мембраны. Объем клетки может изменяться в достаточно большом диапазоне, как занимая малую часть пространства внутри клеточной стенки, так и оказывая на нее давление изнутри. Этим процессом управляет тургор — внутреннее давление клетки. Если тургорное давление нарастает, клетка может лопнуть, поэтому в живых системах развились механизмы, которые следят за натяжением мембраны и могут управлять ее свойствами, добавляя или забирая липиды. Исследование этих процессов осложняется тем, что способов измерения натяжения мембран в живых клетках недостаточно.

Для этой цели ученые создали специальную молекулу FliptR — флуоресцирующий индикатор липидного натяжения (Fluorescent Lipid Tension Reporter). Она состоит из двух частей и встраивается между липидами в мембране. Если расстояние между липидами меняется, то меняется и угол между частями FliptR, из-за чего молекула начинает светиться иначе. Это позволило выяснить, какой механизм отвечает за контроль над натяжением: в случае слишком высокого натяжения включается белок Slm1, а в случае низкого — PIP2.

«Клеточная мембрана состоит из липидов, которые образуют полупроницаемый двойной слой, — поясняет один из авторов, Орелин Ру из Женевского университета (Швейцария). — Эта поверхность обладает свойствами жидкости, и мембрана хорошо приспосабливается к изменениям формы и объема клетки. Как и любую поверхность, ее можно растянуть, тогда расстояние между липидами увеличивается. Когда оно становится слишком велико и появляется опасность разрыва, белок Slm1 активирует белковый комплекс TORC2, который сигнализирует о том, что пора синтезировать новые липиды и уменьшать натяжение мембраны».

Слежение за мембранами может пригодиться и для медицинских целей.

«Мы знаем, что натяжение мембраны у раковых клеток выше, чем у нормальных, — говорит соавтор работы Стефан Матиль. — Мы надеемся, что эта флуоресцентная молекула в будущем упростит методы выявления раковых клеток».