体内的细胞，例如巨噬细胞和破骨细胞，具有非凡的自我改造能力以执行基本任务。巨噬细胞是通过吞噬有害微生物或清理垂死细胞来保护身体的免疫细胞，而破骨细胞是大型骨细胞，可以通过分解旧骨组织来帮助维持骨骼健康。这些细胞如何如此迅速地改变形状的奥秘长期以来一直让科学家们着迷。 Jira Takita 博士和 Dr. Jira Takita 进行的一项新研究昭和医科大学的 Naoko Nonaka 认为，称为肌动蛋白波的特殊结构模式可能是关键。他们的工作发表在《国际分子科学杂志》上。
博士。 Takito 解释了这项研究的动机：“吞噬细胞通过组织新的亚细胞结构来发挥其功能。在吞噬过程中，巨噬细胞通过形成吞噬杯和吞噬体来内化和降解致病细胞和凋亡细胞（图 A）。破骨细胞通过在腹膜上形成密封区和皱纹边界来吸收骨。”吞噬作用是细胞吞噬和消化不需要的物质（凋亡细胞）的过程，然而，它们只是身体必须清除的垂死细胞。
当巨噬细胞在二维环境中遇到异物时，它们会从肌动蛋白（一种有助于塑造细胞形状的结构蛋白）中产生移动波（图 B）。这些波在表面波动，重组肌动蛋白皮层并重塑膜内骨骼。当波传播时，它们将细胞表面的内表面与外边缘分开，形成可以发挥新作用的区域（图 C）。简而言之，这些波在细胞表面刻出新的装置，更适合抓取和消化细胞需要去除的物质。
科学家们注意到巨噬细胞中肌动蛋白波的结构与骨修复过程中破骨细胞中形成的结构之间存在惊人的相似性。破骨细胞中的密封区（允许它们附着在骨头上的厚环）与巨噬细胞中的收缩区非常相似。两者都基于称为足小体的微小细胞结构，这是一种微小的附着点，可以帮助细胞粘附并压在表面上，并且基于不断变化的肌动蛋白网络。这表明，尽管执行非常不同的任务（免疫防御与骨重塑），但这两种细胞类型可能依赖于相同的基本原理。
博士。泷户和博士。 Nonaka 讨论了这些结构如何分层组合在一起，从仅持续几秒钟的微小、快速移动的肌动蛋白周期开始（图 D）。这些周期发展成持续几分钟的较大波浪，最终形成可以保持活跃数小时甚至数天的更大区域。这种分层过程使电池保持柔性，同时仍形成坚固耐用的结构。正如博士所解释的那样。因此，“由肌动蛋白波形成的动态结构是通过自组织、振荡子结构的分形整合来组织的，F-肌动蛋白滚动运动促进其形成和维持”。 F-肌动蛋白踏车是指肌动蛋白丝一端生长，另一端收缩，通过机械化学耦合产生力的过程。
博士。泷户和博士。野中相信这些发现远远超出了免疫细胞和骨细胞的范围。其他类型的细胞，例如皮肤细胞或神经细胞，当它们需要改变形状、移动或划分其结构内的任务时，也会使用肌动蛋白波。对于破骨细胞来说，这有助于解释骨骼如何不断重建并保持健康。对于巨噬细胞，它揭示了免疫细胞如何快速调整其表面以捕获和摧毁有害颗粒。
专家指出，这里更大的教训是肌动蛋白波代表了生物学中的普遍原理。细胞利用它们来组织自身，而不需要外部指令。了解这一原理可能有助于科学家未来开发针对破坏免疫反应或骨骼平衡的疾病（例如感染或骨质疏松症）的治疗方法。通过展示小规模波动的活动模式如何影响较大细胞的行为，这项研究为最小的生命单位如何保持如此动态提供了新的清晰度。
