Механизм асимметричного деления клеток: всё дело в полярности

Исследователи из Женевского университета (UNIGE) раскрыли механизм, лежащий в основе асимметричного деления клеток, когда сигнальные молекулы распределяются неравномерно между дочерними клетками. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Во время асимметричного деления (например, у стволовых клеток) судьба дочерних клеток различается. Ключевую роль в распределении сигнальной информации играет центральное веретено деления — каркас из микротрубочек. По этим «рельсам» движутся эндосомы (везикулы с сигнальными молекулами) с помощью «молекулярного мотора» — белка Klp98A. Движение всегда направлено к плюс-концам микротрубочек, которые сходятся в центре клетки.

Асимметрия веретена определяет распределение

На полярность веретена влияют два белка:

• Деполимеризующий белок Klp10A «подрезает» микротрубочки с их минус-концов.
• Белок Patronin покрывает минус-концы и защищает их от Klp10A.

В асимметрично делящейся клетке Patronin в изобилии присутствует на одной стороне. Это предотвращает укорачивание микротрубочек с той стороны, в результате чего больше микротрубочек направлено в сторону одной из будущих дочерних клеток. Эндосомы, двигаясь по этим «рельсам», преимущественно попадают именно в неё.

Экспериментальное подтверждение

С помощью нанотел (простых антител) учёные смогли «заманить» Patronin с той стороны клетки, где его обычно много. Это привело к инверсии веретена: больше микротрубочек стало указывать на противоположную дочернюю клетку, и эндосомы двинулись в «неправильном» направлении.

«Это доказало, что эндосомы действительно можно обмануть... Значит, именно полярность веретена управляет полярностью эндосом», — говорит Эммануэль Деривери, первый автор исследования.

Методология и универсальность механизма

Для анализа тысяч клеток исследователи разработали специальное ПО, которое автоматически измеряет размер веретена и скорость движения эндосом по микротрубочкам на видео, полученных с конфокального микроскопа. Показано, что этот механизм одинаково работает в разных типах клеток: нейральных и кишечных стволовых клетках дрозофилы, а также в нейральных предшественниках спинного мозга zebrafish.

Значение для онкологии

Нарушение правильного асимметричного деления стволовых клеток может привести не к постепенному обновлению ткани, а к экспоненциальному неконтролируемому росту, что является потенциальной причиной образования опухолей.