Aurora-A киназа — главный регулятор поляризации клеток у нематод

Исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) под руководством доцента Фумио Мотеги определили ключевой белок, запускающий процесс нарушения симметрии (симметрии брейкинг) в зиготах круглого червя Caenorhabditis elegans. Этим белком оказалась киназа Aurora-A (AIR-1 у C. elegans). Работа опубликована в Developmental Cell в марте 2019 года.

Как Aurora-A запускает поляризацию

Поляризация клетки — приобретение асимметричной формы и молекулярной организации — критически важна для её дальнейшего деления и развития организма. Однако «главный выключатель», инициирующий пространственное разделение клеточных компонентов, долгое время оставался неизвестным.

Ранее команда Мотеги показала, что в зиготе C. elegans потоки в кортексе (слое под мембраной), создаваемые сокращениями актомиозинового цитоскелета, направляют белки-регуляторы полярности в нужные области клетки.

В новом исследовании, используя метод РНК-интерференции для блокировки синтеза конкретных белков, учёные выявили, что именно Aurora-A является тем самым мастер-переключателем.

Двухстадийный механизм

Исследователи описали двухстадийный процесс, с помощью которого Aurora-A управляет поляризацией:

1. Локальное подавление: Aurora-A накапливается вокруг центросом и локально подавляет актомиозиновые сокращения в прилегающем кортексе. Это создаёт разницу сил натяжения, что вызывает поток кортекса. Этот поток переносит миозины и другие регуляторы полярности к переднему полюсу зиготы, создавая асимметрию «перед-зад».
2. Глобальная фиксация: Aurora-A диффундирует в цитоплазму и подавляет сокращения по всему кортексу. Это останавливает дальнейшие потоки и фиксирует белки полярности на своих местах.

Независимая роль и методы исследования

Важно, что роль Aurora-A в поляризации оказалась независимой от её известных функций в сборке центросом и контроле клеточного цикла. С помощью лазерной абляции (ассоц. профессор Юсукэ Тояма) и флуоресцентной корреляционной спектроскопии (FCS, профессор Торстен Воланд) учёные показали, что локального накопления и киназной активности Aurora-A достаточно для запуска нарушения симметрии даже без центросом.

Как отметил профессор Воланд, работа демонстрирует важность измерения динамики белков в развитии, что стало возможным благодаря FCS — методу с чувствительностью к одной молекуле.

Значение для медицины

Аномальная активность киназы Aurora-A уже связывалась в других исследованиях с раковыми преобразованиями клеток. Поскольку поляризация служит ключевой контрольной точкой для предотвращения опухолевых процессов, понимание её механизмов, описанных в этом исследовании, может заложить основу для новых терапевтических подходов в онкологии, направленных на восстановление клеточной полярности.