Создание основного двигателя деления клетки

Исследователи из Института молекулярной физиологии Макса Планка в Дортмунде под руководством Андреа Музаккио впервые полностью восстановили in vitro ключевой механизм деления клеток — кинетохору. Этот прорыв открывает путь к созданию искусственных хромосом.

Суть открытия

Кинетохора — это белковый комплекс из более чем 100 белков, который формируется в области центромеры хромосомы. Во время митоза она прикрепляется к микротрубочкам и даёт сигнал для расхождения копий хромосом к новым клеткам. «Кинетохора — это безупречная машина: в нормальной клетке вы почти никогда не теряете хромосому!» — говорит Музаккио.

Путь к реконструкции

Работа велась более 20 лет. В 2016 году команда синтезировала частичную кинетохору из 21 белка. Теперь, в новом исследовании, учёные во главе с аспирантом Каем Вальштайном полностью реконструировали систему: все субъединицы, от связывающих центромеру до связывающих микротрубочки, присутствуют в правильном количестве и стехиометрии. Функциональность искусственной кинетохоры доказана успешной заменой частей естественной кинетохоры в клетке на синтетические. «Это настоящая веха», — отмечает Музаккио.

Ключевое преодолённое препятствие

Основной сложностью была реконструкция высокофлексбильного Центромерного Белка C (CENP-C), который связывает центромерную область с внешними белками кинетохоры. Исследователи «склеили» вместе два его конца.

Лаборатория как фабрика

Для реконструкции комплекса учёные создали высокоорганизованное производство: для каждого белка построили конвейер по выделению генов, их экспрессии в клетках насекомых и сборке. «Когда мы соединяем их in vitro, эти белки встают на свои места, как детали LEGO, следуя инструкции», — поясняет Музаккио.

Следующие шаги

Группа переходит к следующему уровню сложности: изучению того, как кинетохора функционирует и взаимодействует в присутствии микротрубочек и энергии (в форме АТФ). Проект недавно получил грант ERC Synergy Grant и будет выполняться международной командой из Дортмунда, Кембриджа (Великобритания) и Барселоны (Испания).