Механизм коммуникации между клетками, который играет ключевую роль в организме человека, может иметь гораздо более древнее происхождение, чем считалось. Международная команда биологов обнаружила похожую систему у многоклеточных бактерий — цианобактерий, что указывает на ее существование задолго до появления современных животных и человека. Результаты исследования опубликованы в журнале The EMBO Journal.

У клеток животных и человека существуют специальные структуры, соединяющие соседние клетки. Они обеспечивают обмен сигналами и необходимы для нормальной работы тканей. Например, благодаря такой межклеточной коммуникации функционирует сердечная мышца, а нервные клетки передают сигналы, управляющие организмом. Важную роль в регулировании этих процессов играют ионы кальция.

Исследователи из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе совместно с коллегами из Тюбингенского университета обнаружили аналогичный принцип у многоклеточных цианобактерий. В отличие от клеток человека, это прокариоты — организмы, клетки которых не имеют ядра.

Цианобактерии образуют многоклеточные структуры и соединяются друг с другом через специальные контакты, называемые септальными соединениями. Они выполняют функцию, сходную с межклеточными контактами, известными у эукариот как щелевые контакты. До сих пор ученым было мало известно о том, каким образом регулируется формирование этих соединений и передача сигналов между бактериальными клетками.

Биологи обнаружили у многоклеточных цианобактерий белок CSE, способный связываться с кальцием. С помощью ядерного магнитного резонанса исследователи определили структуру белка в состоянии, связанном с кальцием, и показали, что он выполняет функцию буфера, регулирующего концентрацию ионов.

Дополнительные эксперименты с использованием криоэлектронной микроскопии показали, что у мутантных бактериальных клеток, лишенных CSE, количество межклеточных соединений значительно уменьшалось. Это свидетельствует о том, что кальциевые сигналы участвуют в регулировании коммуникации между клетками и формировании самих соединений.

Исследователи отмечают, что открытие меняет представления об эволюции клеточной коммуникации. Полученные данные указывают, что принципы, характерные для клеток более сложных организмов, могли существовать уже у древних многоклеточных бактерий.

Таким образом, системы межклеточной связи могли возникнуть примерно миллиард лет назад — еще до разделения эволюционных линий прокариот и эукариот.