Как самоуничтожение белка обеспечивает здоровые клеточные структуры

Центриоли — крошечные структуры в клетке, играющие важную роль в делении клетки и сборке ресничек и жгутиков. Изменения в их количестве связаны с заболеваниями, такими как рак или бесплодие. В последнем выпуске журнала Current Biology исследователи из Instituto Gulbenkian de Ciencia (Португалия) под руководством Моники Беттенкур-Диаш обнаружили, что главный регуляторный белок в образовании центриолей — Polo-like kinase 4 (PLK4) — должен самоуничтожаться регулируемым образом, чтобы обеспечить нормальное количество центриолей в клетках.

PLK4 — ключевой белок для контроля образования центриолей: в его отсутствие центриоли не формируются, а его избыток вызывает образование лишних структур. Команда выяснила, как PLK4 контролирует свои уровни и, в конечном итоге, число центриолей. С помощью биохимических анализов исследователи обнаружили, что PLK4 способен авторегулировать свои уровни, добавляя к себе фосфатные группы, которые служат сигналом для уничтожения.

Однако, если PLK4 уничтожает себя слишком рано, это помешает ему контролировать число центриолей. Данные показывают, что механизм деградации следует определённой последовательности событий, дающей PLK4 достаточно времени для контроля. Сначала PLK4 добавляет фосфатные группы к другим молекулам PLK4. Для этого разные молекулы PLK4 должны встретиться в клетке, что происходит только при наличии минимального количества белка. В это время накопления PLK4 способен действовать на формирование центриолей. Кроме того, фосфатные группы добавляются к разным участкам PLK4 в определённом порядке. Таким образом, белок совершает «самоубийство», но контролируемым и своевременным образом.

Исследователи проверили, имеет ли этот механизм значение в живых организмах. Используя в качестве модели плодовую мушку Drosophila melanogaster, они наблюдали естественное существование механизма деградации в разных тканях мухи. Когда этот механизм отключали в половых клетках (предшественниках яйцеклеток и сперматозоидов), это влияло на фертильность мух.

Авторы работы Инес Бенту и Инес Кунья Феррейра отмечают: «Наши данные указывают, что PLK4 — белок-«самоубийца». Его активность определяет его деградацию. Это важный элемент сложной головоломки».

Моника Беттенкур-Диаш добавляет: «Чем лучше мы понимаем регуляцию белка PLK4, тем яснее видим, как контролируется число центриолей. Недавно исследователи из Канады объявили, что ингибирование PLK4 будет проходить клинические испытания для лечения рака молочной железы, поэтому важно понимать, как регулируется эта молекула».