Вчені використали теорію плям леопарда для дослідження м'язової дистрофії

Науковці зробили важливий крок у розумінні механізмів розвитку м'язової дистрофії Емері-Дрейфуса (EDMD), застосувавши несподіваний підхід — вивчення принципів формування природних візерунків, таких як плями леопарда. Це дослідження, що фінансується Національним науковим фондом США, поєднує фізику, біологію та математичні теорії, вперше запропоновані видатним математиком Аланом Тюрінгом.

У центрі дослідження — процес формування наноскупчень білка емерину, який відіграє ключову роль у структурі та функціонуванні мембрани, що оточує клітинне ядро. Ці наноскупчення мають критичне значення для механотрансдукції — процесу, завдяки якому клітини реагують на механічні впливи, такі як розтягнення або тиск.

Дослідження очолили науковці з Університету Південної Каліфорнії Dornsife College of Letters, Arts and Sciences — Фаб'єн Піно, доцент кафедри біологічних наук, фізики та астрономії, та Крістоф Хазельвандтер, професор фізики, астрономії та кількісної обчислювальної біології.

Хоча вивчення процесів об'єднання білків проводиться вже тривалий час, новизна цього дослідження полягає у застосуванні біофізичних концепцій для розуміння біологічних процесів. Зокрема, дослідники використали математичні правила формування візерунків, які свого часу запропонував Алан Тюрінг. Ці правила, що пояснюють появу візерунків у природі, таких як плями леопарда чи смуги зебри, виявилися придатними для розуміння процесів на набагато меншому масштабі — на рівні наноскупчень білків.

Важливість цього дослідження полягає в тому, що порушення процесу механотрансдукції може призводити до розвитку м'язової дистрофії Емері-Дрейфуса та інших форм м'язової дистрофії. Розуміння механізмів формування наноскупчень емерину допоможе науковцям з'ясувати, як цей процес може порушуватися і яким чином такі порушення призводять до розвитку захворювання.

Це дослідження відкриває нові перспективи у розумінні фундаментальних біологічних процесів на молекулярному рівні. Застосування математичних принципів, що пояснюють формування макроскопічних візерунків у природі, до мікроскопічних процесів у клітинах демонструє універсальність певних природних законів незалежно від масштабу їх прояву.

Результати цього дослідження можуть мати значний вплив на розробку нових підходів до лікування м'язової дистрофії Емері-Дрейфуса та інших подібних захворювань. Розуміння механізмів формування та порушення білкових наноскупчень може допомогти у створенні цілеспрямованих терапевтичних стратегій.