Как «беговая дорожка» обеспечивает правильное деление клеток

Исследователи из Центра геномной регуляции (CRG) выяснили, как белки совместно регулируют «беговую дорожку» (treadmilling) — механизм, используемый сетью микротрубочек внутри клеток для обеспечения правильного деления. Результаты опубликованы в Journal of Cell Biology.

Микротрубочки — это длинные белковые структуры, служащие каркасом внутри клетки. Они критически важны для деления, являясь ключевым компонентом веретена — структуры, которая прикрепляется к хромосомам и растаскивает их по новым клеткам.

Для правильной работы веретена клетки используют механизм «беговой дорожки». При этом один конец микротрубочки (минус-конец) теряет компоненты, а другой (плюс-конец) — добавляет. Эффект похож на движение ленты беговой дорожки: микротрубочки кажутся движущимися, не меняя общей длины.

Этот процесс важен для регулирования прикрепления к хромосомам и поддержания натяжения. «Поскольку микротрубочки часто растут с плюс-концов, это натяжение может обеспечиваться постоянным укорочением с минус-концов», — объясняет соавтор работы доктор Гил Хенкин.

До сих пор регуляция «беговой дорожки» оставалась загадкой. В новом исследовании учёные использовали изолированные белки, играющие ключевую роль в биологии микротрубочек, объединили их in vitro и визуализировали под микроскопом.

Были обнаружены три критически важных белка:

• KIF2A — белок из семейства, разрушающего микротрубочки, с сильным предпочтением к минус-концам.
• γ-тубулиновое кольцевой комплекс (γ-TuRC) — каркас для роста микротрубочек, действующий как «защитный колпачок».
• Спастин — фермент, который, подобно ножницам, разрезает микротрубочки.

«Мы были удивлены, обнаружив, что KIF2A сильно предпочитает минус-концы. Эта специализация — именно то, что искали исследователи, чтобы объяснить, почему микротрубочки в веретене движутся как беговая дорожка», — говорит старший автор работы доктор Томас Суррей.

Перед тем как KIF2A сможет «обгрызать» минус-конец, ему нужно преодолеть «защитный колпачок» γ-TuRC. «Фермент спастин требуется, чтобы освободить микротрубочки от этого колпачка, когда плюс-концы достаточно выросли, и позволить KIF2A выполнить свою работу», — поясняет соавтор доктор Клаудия Брито.

Правильный контроль «беговой дорожки» требует скоординированного действия всех трёх белков. Хотя исследование не предлагает прямых терапевтических путей, оно добавляет важный элемент в понимание клеточного деления.

«Человек начинается с одной клетки, которая должна развиться в триллионы клеток, каждая с правильной копией генома. Поразительно, насколько надёжно работает этот процесс. Мы добавили небольшой фрагмент в пазл понимания общего механизма», — заключает доктор Хенкин.