Клітини, що мають рухливість, такі як нейтрофіли крові, пересуваються в напрямку хімічних стимулів - це явище відомо як хемотаксис. У численних спостереженнях було зазначено, що клітини здатні зберігати основний напрямок руху навіть в умовах коливань концентрації хімічних речовин у навколишньому середовищі. Американським дослідникам вдалося з'ясувати біохімічний механізм формування подібної пам'яті. Звіт про їх роботу опублікований в.
Спрямована міграція клітин відіграє ключову роль у виконанні їх функцій. Хімічні стимули, що вказують напрямок цієї міграції, активують рецептори на поверхні клітинної мембрани і викликають поляризацію в напрямку градієнта концентрації. Така система повинна бути вкрай чутливою до будь-якого перепаду концентрацій, що створює хімічний «шум», проте на практиці клітини надійно зберігають основний напрямок руху в мінливих умовах середовища. Це вказує на наявність біохімічного механізму, що зберігає пам'ять про напрямок при коливаннях концентрації хімічного стимулу, тимчасовій втраті поляризації або насиченні хемотактичних рецепторів.
Щоб вивчити цей механізм, американський міжвузівський дослідницький колектив сконструював пристрій, що складається з двох ємностей, з'єднаних мікроканалами. Розмір мікроканалів (3 1916 5 мікрометра) був підібраний так, що в один канал може поміститися одна клітина, причому вона повністю перекриє його просвіт і для рідини. Таким чином клітини обмежили в пересуванні одним виміром (вперед і назад по каналу), крім того, їх контакт з хімічними стимулами і геометрія залишалися постійними. Для дослідження були обрані нейтрофілоподібні клітини з активним хемотаксисом лінії HL-60.
Потім ємності наповнювали розчинами хемоаттрактантів різних концентрацій, щоб вивчити поведінку клітин в умовах хімічних флуктуацій, насичення рецепторів і деполяризації. З'ясувалося, що реполяризація відбувається переважно в напрямку попередньої орієнтації клітини. Модель, заснована на довгоживучих асиметричних клітинних структурах, які залишаються незмінними при деполяризації і впливають на орієнтацію клітини після реполяризації, могла відтворити багато аспектів подібної пам'яті про напрямок.
Довгоживучі асиметричні клітинні структури - це актоміозиновий цитоскелет і комплекси актинових фібрил, цитоплазматичних мембран і сімейства ERM, що з'єднують їх (езрин, радиксин, моезин). Спостереження показали, що моезин, який володіє тривалою поляризацією і довго зберігає свою форму, є найбільш вірогідним кандидатом на зберігання пам'яті. Дійсно, інгібування моезину призводило до зниження пам'яті, а його стабілізація - до її поліпшення. У свою чергу, деполімерізація мікротрубочок призводила до порушення орієнтації скупчень моезину і також знижувала пам'ять про напрямок.
Крім того, певну роль у запам'ятовуванні, як з'ясувалося, відіграє міозин, оскільки його інгібітор блеббістатин в експерименті негативно впливав на пам'ять. Таким чином, носієм пам'яті про напрямок руху виявилися довгоживучі поляризовані структури цитоскелета: моезин, міозин і мікротрубочки.