Извънклетъчен матрикс

Има причина да разглеждаме с особено внимание отделните клетки. Клетките са основната градивна единица на живота и сами по себе си са забележителни. Както видяхме в други клипове, клетките сами по себе си са цели вселени. Те са много по-сложни, отколкото много от нас си представят преди да започнат да ги изучават. А как клетките формират тъкани? Ако се замислиш за кожата си – това е тъканта на кожата ти, или за сухожилията, или за сърцето – различните органи са изградени от различни тъкани. А как тези различни тъкани изграждат многоклетъчен организъм? Съвкупността от всички тъкани и органи изграждат цял организъм. Но как клетките се обединяват и координират, как се подреждат в различни структури, така че да изградят мен или теб? Част от отговора включва т.нар. извънклетъчен матрикс. Казахме, че във вътрешността на клетките няма просто шепа органели, които си плуват наоколо, освен тях има и цитоскелет, който дава структура на вътрешността на клетката. Благодарение на него клетката може да се движи, да се дели, да транспортира различни неща. Ако приемем, че това кръгче тук е клетка, това, което е оцветено в жълто, е цитоскелетът във вътрешността на клетката. Но има аналогична структура и извън клетката, която подпомага координацията на клетките помежду им, тази структура е извънклетъчният матрикс. Той е изграден от различни видове влакна, белтъци и гликопротеини, най-известният от които е колагенът. Ще нарисувам колагена в жълто ето тук. Това тук са нишки колаген. Колагенът е много често срещан протеин при бозайниците. Нишките в жълто са колаген. Срещал съм данни, че колагенът съставлява около 25-35%, средно 30%, от белтъците при бозайниците. Грубо казано, около 30% от белтъците в тялото ти са колаген. Голяма част от колагена образува тези влакна, които участват в изграждането на извънклетъчния матрикс. Виж тези клетки тук, нещата, които съм нарисувал около тях ги карат да изглеждат сякаш са вградени в извънклетъчния матрикс. Все едно са фиксирани, изглеждат като закачени за матрикса, той им помага да заемат определена позиция. Това е вярно за извънклетъчния матрикс, колагеновите влакна и останалите елементи, изграждащи извънклетъчния матрикс, прикрепят клетките и им помагат да се подредят, така че да изградят тъкани. Извънклетъчният матрикс, както и други фактори, могат да информират клетката кога да расте, кога да се раздели и дори кога да умре, или кога да произвежда различни видове молекули. За да разберем по-добре какво всъщност се случва, как клетката се прикрепя, трябва да погледнем отблизо ето тук, например в това квадратче. Ще погледнем отблизо клетъчната мембрана, можем да се прехвърлим на ето тази диаграма, тя заема по-голямата част от екрана. Тази диаграма представя увеличен изглед на ограденото квадратче. От тази страна имаме вътрешността на клетката. Това тук е вътрешността на клетката, виждаме, че има актинов микрофиламент, който е част от цитоскелета. Имаме и колагенови влакна, които формират част от извънклетъчния матрикс. Виждаме, че тези две части са свързани, закачени една за друга чрез тези белтъци. Тези белтъци се наричат интегрини. Те са разположени в мембраната на клетката и чрез други влакна, като фибронектина, могат да се свържат с извънклетъчния матрикс. Това е наистина интересно, защото по този начин структурно се свързват извънклетъчният матрикс, и вътрешността на клетката, цитоскелетът. Връзката става благодарение на тези белтъци, които спомагат тези неща да се свържат, заключват ги на място. Освен това могат да се използват и за сигнализация, те могат да отчитат напрежението, и в зависимост от вида клетка, могат да сигнализират на клетката да се активизира или деактивизира. Това е наистина забележително. Искам да поясня, че много често, когато учиш биология дори на най-основно ниво, ще виждаш разни неща, написани в учебниците и може да си помислиш: "О, разбира се, че имаме интегрини, които преминават през плазмената мембрана и са закачени за фибронектин и за цитоскелета, разбира се, че са свързани с колагена чрез извънклетъчния матрикс." Звучи сякаш цялата биология е открита, изучена и ясна. Но отговорите на въпроси като как точно всички тези белтъци работят заедно, как си сигнализират, как клетките разбират какво да правят въз основа на това на какво влияние са подложени или колко е "населена" с други клетки дадена зона – отговорите на тези въпроси все още са предмет на научни изследвания. Всъщност, ако се задълбочиш малко във всичко, за което говоря, препоръчвам ти да го направиш, ще откриеш нови научни статии, в които хората питат: "Как този интегрин знае точно какво да направи?" или "Как точно изпраща сигнал до клетката?", или "Как се свързва с цитоскелета или с извънклетъчния матрикс?" Това са области на научни изследвания и хората се занимават с тях от дълго време, тъй като винаги се появяват още нови въпроси за това как тези изключително сложни белтъци и гликопротеини – фибронектинът е гликопротеин, страничните вериги на неговата белтъчна част имат въглехидратни вериги, захарни вериги, които се разклоняват от тях. Как всички тези неща си взаимодействат и как знаят какво да правят, как работят всички тези сложни механизми на сигнализация? Това е много интересна област на научни изследвания. Надявам се, че това видео ти показа и ти помогна да оцениш, сложността на структурите, които те изграждат и те правят този/тази, който/която си. Вече говорихме за това, че самите клетки са сложни, но те самите се намират в извънклетъчния матрикс, който подпомага дефинирането на различните тъкани, освен това помага на клетките да живеят в "общество" и да знаят как да се отнасят и свързват една с друга. Също така извънклетъчният матрикс има роля в предаването на сигнали от външната среда към клетката. Тук съм нарисувал един интегринов комплекс, но има много от тях по протежението на мембраната и те не са единствените белтъци. Това е забележителна подробност за клетъчната мембрана, която често ще виждаш нарисувана само като двоен фосфолипиден слой. Всъщност в мембраната са разположени всякакви белтъци, които могат да се използват като рецептори, позволяващи на различни молекули да влязат или да излязат от клетката. Виждаме, че клетките са като големи градове, които могат да общуват и с по-отдалечена от тях среда.