Сильнее вместе: как взаимодействуют белковые филаменты

Как скелет и мышцы двигают человеческое тело и удерживают его форму, так и все клетки организма стабилизируются и приводятся в движение клеточным скелетом. В отличие от позвоночного скелета, этот клеточный скелет — очень динамичная структура, постоянно меняющаяся и обновляющаяся. Он состоит из разных типов белковых филаментов, включая промежуточные филаменты и микротрубочки. Исследовательская группа из Гёттингенского университета впервые наблюдала прямое взаимодействие между микротрубочками и промежуточными филаментами вне клетки и количественно измерила это взаимодействие. Результаты исследования опубликованы в Nature Communications.

Микротрубочки — это динамичные филаменты, которые постоянно растут и укорачиваются, и таким образом отвечают за многие важные процессы в клетках. Исследователи обнаружили, что промежуточные филаменты стабилизируют микротрубочки: при добавлении промежуточных филаментов к микротрубочкам их укорочение подавляется, и, следовательно, увеличивается срок жизни микротрубочек.

Чтобы проверить, связано ли это с прямым взаимодействием двух филаментов, одну микротрубочку расположили крест-накрест с одним промежуточным филаментом.

Доктор Лаура Шедель, разделившая первенство в публикации с аспиранткой Института рентгеновской физики Гёттингенского университета Шарлоттой Лоренц, объясняет: «Промежуточный филамент «протягивали» по микротрубочке, как смычок по струне скрипки».

Лоренц добавляет: «Это позволяет двум филаментам связываться друг с другом. Однако эта связь вскоре разрывается из-за натяжения. Процесс «разрывания» даёт информацию о прочности связи».

Профессор Штефан Клумпп из Института динамики сложных систем Гёттингенского университета, руководивший проектом вместе с профессором Сарой Кёстер из Института рентгеновской физики, говорит: «Кроме того, с помощью моделей и симуляций мы показали, что прямое взаимодействие приводит к стабилизации».

Стабилизация динамичных микротрубочек может быть важна для биологических клеток, например, для регулирования их локальной стабильности. «Наблюдаемые нами взаимодействия важны, поскольку позволяют лучше понять клеточные процессы», — говорит Кёстер.

Эти результаты, в свою очередь, важны для понимания многих других процессов, например, происходящих в больных клетках. Новый метод прямого измерения фактического взаимодействия двух различных биополимеров также может быть применён к другим белковым филаментам, а также к небиологическим волокнам.