ЛЕЙКОЦИТ. ЖИЗНЬ ВНУТРИ КЛЕТКИ (The Inner Life of a Cell)

Этот анимированный видеоролик рассказывает о различных биологических процессах в лейкоците, клетке человеческого тела. Работа над данным 8-минутным видеороликом заняла 14 месяцев!

 Не забудьте включить русские субтитры в окне плеера

Фильм создали Дэвид Болинский (иллюстратор Йельского университета), ведущий аниматор Джон Либлер и Майк Астрахан из XVIVO для факультета Молекулярной и клеточной биологии Гарвардского университета.

Впервые фильм был продемонстрирован в 2006 на ежегодной конференции SIGGRAPH (short for Special Interest Group on GRAPHics and Interactive Techniques) в Бостоне. 

Собственно, в клипе рассказывается о том, что происходит, когда лейкоциту нужно проникнуть из кровеносного русла в ткани, и чего это ему стоит :)

Вначале показан кровеносный сосуд, по которому очень быстро проносятся эритроциты, и замедлившийся у его стенки лейкоцит.

Лейкоцит "катится" по эндотелию сосуда...

...и цепляется разными рецепторами за соответствующие рецепторы на поверхности эндотелиальных клеток.

Тут показана зона контакта. Это взаимодействие запустит дальнейшие события в клетке.

Дальше мы видим - уже на большем увеличении - мембрану клетки (видимо, все того же лейкоцита). Мембранные белки, задействованные в контакте клеток, сосредоточены на липидных рафтах ("lipid rafts"; я не знаю, как их принято нынче называть по-русски, чтобы ухо не резало - простите).

На внутренней поверхности мембраны, там, где снаружи клетки "снюхались" рецепторами, сейчас собираются сигнальные молекулы. Они передадут сигнал о том, что лейкоцит вступил в контакт с эндотелием, дальше - вглубь клетки.

Похоже на мембрану, вид изнутри. Если так, то это, наверное, скорее эндотелий, чем лейкоцит.

Показаны разные элементы цитоскелета, образующие внутреннюю архитектуру клетки.

В клетке собирается актиновая нить.

Один из актин-связывающих белков хищно перекусывает актиновые микрофиламенты.

А здесь из тубулина собирается микротрубочка...

.

.. и разбирается :) Микротрубочки полярны - собираются строго с одного конца и разбираются с другого.

Один из самых запоминающихся кадров :) Важно вышагивающая молекула, которая тянет за собой огромный шар - видимо, кинезин (у динеина, ИМХО, "лапы" были бы крупнее и округлее, и он двигался бы в другую сторону - в следущих кадрах видна центриоль).

Кинезины движутся вдоль микротрубочек, а они в клетке организованы с помощью центриолей (сфера, внутри которой видны два цилиндра - это оно и есть).

Мы приближаемся к ядру клетки. Через поры в ядерной оболочке из ядра в цитоплазму выходят молекулы матричной (информационной) РНК.

К мРНК в цитоплазме присоединяются субъединицы рибосом (показаны зеленым)...

.

..и начинается синтез молекулы белка (извивается слева), рибосома при этом движется по мРНК (длинная нить, продернутая через рибосому). Когда синтез заканчивается, белок, частицы рибосомы и мРНК разъединяются.

Здесь показаны две сигнальных молекулы - трудно сказать, что имелось в виду. Большая серая тень, к которой они плывут, похожа на митохондрию, но не поручусь.

А вот немного другой вариант событий при синтезе белка. Рибосома и мРНК находятся на поверхности одной из вакуолей эндоплазматической сети. Синтезируемый белок при этом сразу попадает внутрь вакуоли, а не бродит по цитоплазме.

Пульсирущие на заднем плане круглые штуки - это, похоже, пузырьки эндоплазматической сети. Они отделяются от сети и присоединяются к комплексу Гольджи, неся внутри себя всякую синтезированную всячину. А на переднем сейчас снова покажется шагающий динеин/кинезин.

Вот он - комплекс Гольджи. Это стопка мембранных пузырьков, одни прилепляются снизу, другие при этом отделяются сверху стопки. Пока содержимое пузырька путешествует снизу вверх, оно подвергается различным химическим модификациям.

Отделившаяся от комплекса Гольджи вакуоль изнутри подтаскивается к поверхности клетки. Тащит ее все тот же кинезин, его "со спины" не видно, но мы-то уже знаем :)

Вакуоль сливается с мембраной (не показано), и то, что было внутри нее, выплевывается наружу. Часть молекул могут свободно дрейфовать по своим делам, но некоторые, оказывается, были закреплены внутри вакуоли! Теперь они оказались прикрепленными к мембране клетки снаружи.

То, что нависает сверху - это другая клетка. Она терпеливо ждет, когда же Нижняя Клетка соберет свежесинтезированные рецепторы на одном пятачке.

Под пятачком тем временем снова образуется знакомый уже липидный рафт/плот.

Адгезивные молекулы - рецепторы, необходимые для контакта - активируются, "распрямляются", и клетки крепко сцепляются друг с другом.

Лейкоцит, катившийся по эндотелию (а катится он, цепляясь рецепторами, как вы уже поняли), наконец, останавливается и "распластывается" в облюбованном месте.

Он протискивается между двумя эндотелиальными клетками, покидая капилляр посткапиллярную венулу? условный сосуд? Клетки эндотелия при этом должны слегка разъединиться, но это не показано.

Собственно, Великая Задумка Режиссера, видимо, была такова - продемонстрировать, что для того, чтобы лейкоцит мог выбраться из сосуда в ткани, необходимо, чтобы и на его поверхности, и на поверхности стоящих на страже клеток эндотелия присутствовали необходимые рецепторы, каковые можно красиво досинтезировать прямо в кадре, попутно дав общий панорамный вид разных клеточных достопримечательностей.

Получилось очень красиво, хотя неточностей и натяжек, конечно, имеется немало. Несомненно, более-менее выверены относительные размеры взаимодействующих макромолекул. Но вот со скоростями реакций - швах, что-то замедлено, что-то ускорено, а кинезин, как все уже заметили, просто-таки красуется перед камерой :) Зато всю мелкую шушеру - АТФ, аминокислоты, вспомогательные белки и прочее - из кадра погнали, лишние органеллы задрапировали, и вместо густой гороховой похлебки получился прозрачный бульон с одинокими включениями, привлекающими внимание едока :) Ради красоты и не на такое пойдешь...

UPDATE: http://depositfiles.com/files/266989/Cell.subs.mp3.avi - тот же клип, но в формате avi и с уже добавленными комментариями. Спасибо Сергею за труд!

UPD: http://wechsel.livejournal.com/85770.html - ужатый клип (6 Mb) в avi-формате, для просмотра нужны нестандартные кодеки (см. там же)

UPD: http://sciuro.livejournal.com/178827.html - вышла полная версия клипа с авторскими комментариями