imbg | Как клетка воспринимает молекулярные сигналы

Хочу обратить внимание на полу-годичной давности статью в Nature "Single-cell NF-κB dynamics reveal digital activation and analogue information processing". Исследователи, используя проточный инкубатор для клеток и флуорисцентные маркеры, in vivo наблюдали за тем, как и какой процент клеток активируется определенной силы импульсом (в качестве последнего использовали TNF, один из самых исследованных факторов воспаления). По сути, они повторили старый опыт Nelson et al. (Oscillations in NF-kappaB signaling control the dynamics of gene expression), но использование проточной камеры позволило им более точно наблюдать за активацией клеток, и таким образом - более корректно просчитать этапы прохождения сигнала на молекулярном уровне.

Визуально это не сложно - при активации транскрипционный фактор (красный цвет) заходит в ядро, и в том числе нарабатывает свой ингибитор (зеленый), который "вытаскивает" ТФ из ядра и удерживает в цитоплазме.

Основная схема эксперимента (белое - ядро, серое - цитоплазма, квадратики - белки):

Рис из статьи
Nelson et al. Oscillations in NF-kappaB signaling control the dynamics of gene expression

Самый интересный результат, помимо кучи специализированных данных: это то, что TNF-сигнал активировал только некоторую часть клеток, в то время как остальные ~~граждане~~ клетки на сигнал не реагировали. При чем при нескольких последовательных стимуляциях было обнаружегл - около 11% клеток реагировали на оба стимула, 10% - только на первый сигнал, и 9% - только на второй. Это на столько не понятно и не привычно, что только за это статью стоит почитать специалистам по сигналингу. Обычно мы считаем, что более-менее все клетки отвечают одинаково, и большинство методов современных исследований базируется именно на этом предположении: мы наращиваем клетки, добавляем к среде сигнал, и получаем "среднее по больнице". на самом деле оказалось, что клетки ведут себя приблизительно как и люди: читая одну и ту же газету, каждый впитывает только нудную ему информацию.

Интересно спросить рекламщиков - эффективность в 30% это хорошо или плохо (10% читателей/зрителей рекламы пойдут и купят товар после первой рекламной компании, 10% - после второй, а 10% купят данный товар дважды)? Сравнив эти числа, можно узнать - насколько восприятие информации отлично среди популяции клеток и популяции людей (животных, растений). В свое время так же сравнивали КПД механических машин и их природных аналогов (помнится, в тех случаях природа однозначно выигрывала).

Кстати. в статье еще есть вторая, математическая, часть - без формул (все-таки биологи знают математику слабо), но зато со схемой а-ля "Как починить радиоприемник" - это сейчас становится модным, хотя на практике пока достаточно бесполезно: