Как научить клетку проводить электрический ток

Почечная клетка может проводить электрический импульс, подобно клеткам сердца, если снабдить её белками калиевого и натриевого ионных каналов.

Исследователи из Университета Дьюка (США) сумели научить клетки, которые никогда не занимались проведением электрического импульса, этот самый импульс проводить. Зачем это нужно? — Допустим, у нас есть кластер нервных клеток или клеток сердечной мышцы. И вот в какой-то момент часть этих клеток теряет проводящую способность: клетки заболели или вообще погибли. И теперь они работают как изолятор между участками здоровых клеток, препятствуя распространению электрического импульса. Нужно ли объяснять, чем это чревато для нервной системы или сердца?

А можно ли на такой участок наложить проводящую «заплатку»? И можно ли такую «заплатку» сделать из клеток другого типа?

В основе способности возбуждаться и проводить электрический импульс лежит работа белков ионных каналов в клеточной мембране: через эти каналы происходит обмен заряженными частицами — ионами — с внешней средой; за счёт них может сформироваться разность потенциалов на мембране и возникнуть электрический импульс. Учёные предположили, что способность к проведению импульса можно сообщить любой клетке, если научить её создавать такие ионные каналы. Для этого в клетки почки были внедрены гены белков, формирующих калиевый и натриевый ионные каналы, а также щелевой контакт, через который осуществляется прямая передача электрического сигнала.

После такой операции клетки почки начинали возбуждаться и проводить электрический импульс. Но что более важно — они могли выступить посредниками между клетками сердца. Чтобы проверить это, учёные поместили в культуру кардиомиоцитов сердца прослойку из почечных клеток — в одном варианте нормальных, а в другом — «обученных» делать ионные каналы. В первом случае, как и ожидалось, электрический импульс не мог преодолеть преграду из обычных почечных клеток. А вот во втором — импульс свободно проходил через барьер; более того, если исследователи возбуждали сами клетки почек, они распространяли его в разные стороны к клеткам сердца.

Результаты экспериментов подробно описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Communications. Метод превращения непроводящих клеток в проводящие может в будущем пригодиться как в медицине, так и при дальнейшем изучении ионных каналов и их роли в жизни клетки.

(На иллюстрации - схема устройства калиевого канала, сложенного из четырёх идентичных белковых субъединиц)