Клеточные мембраны очень гибкие, но они могут растягиваться только примерно на 3% без разрыва. Наличие дополнительных складок на поверхности, которые могут расширяться по требованию, позволяет клеткам перемещаться и делиться, безопасно сохраняя объем клеток и целостность мембран.

"Это мера предосторожности, потому что вы не можете растянуть клеточную мембрану, и если она порвется, клетка подвергнется лизису и погибнет, поэтому клеткам нужен этот запас", - говорит первый автор Марина Капустина, биофизик из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле. "Эти выступы могут сохранять огромное количество поверхности клетки и обладают высокой динамичностью, что означает, что они могут быть быстро демонтированы и немедленно восстановлены в других местах на периферии клетки".

Выступы на поверхности клеток были различных форм и размеров. Некоторые из них, называемые пузырьками, представляют собой небольшие округлые бугорки на поверхности клеток с очень слабой внутренней структурой. Пузырьки образуются в течение нескольких секунд и сморщиваются через несколько минут. Более крупные опорно-двигательные выступы формируются дольше, но могут сохраняться более часа благодаря их поддерживающей внутренней структуре, которая состоит из таких белков, как микротрубочки и актин.

Исследователи использовали электронную и флуоресцентную микроскопию, чтобы наблюдать округлые, сигарообразные и неправильной формы клетки, которые были встроены в трехмерную коллагеновую матрицу - сетку коллагеновых волокон, через которую клетки могли сжиматься и мигрировать. Они использовали флуоресцентные метки, чтобы фиксировать динамику поверхности клеток и их передвижение в течение нескольких часов.

Команда показала, что когда клетки были округлыми, их поверхности были шероховатыми и сложными; покрытыми многочисленными крошечными поверхностными выступами, такими как пузырьки, микроворсинки, филоподии и складки. Однако, когда клетки расширяли выступы, эти дополнительные складки "кожи" разглаживались, и их поверхности становились относительно гладкими, особенно в областях, прилегающих к выступам.

Исследователи полагают, что избыток клеточной поверхности важен как при мезенхимальной, так и при амебоидной локомоции - двух основных способах перемещения клеток. Во время мезенхимальной локомоции клетки прилипают к поверхностям в окружающей их среде, а затем используют сократительные силы, чтобы проталкиваться между коллагеновыми волокнами или ползти по двумерным поверхностям. Во время амебоидной локомоции, которая обеспечивает гораздо более быстрое передвижение, клетки не полагаются на спайки, а вместо этого приводятся в движение быстрыми движениями небольших "пузырчатых" выступов.

Команда считает, что микротрубочки играют важную роль в регулировании избытка клеточной поверхности как при мезенхимальной, так и при амебоидной локомоции, хотя их точная функция неясна. "Микротрубочки могут обеспечивать механическую поддержку поверхности клетки, или это может быть как-то связано с активацией актина под клеточной мембраной, чтобы создать активный участок для стабильного выпячивания", - говорит Капустина. "Когда у вас нет этого активного участка для создания стабильного выступа, клетки в основном просто образуют пузырьки".