Как фермент Aurora A формирует ядро при делении клетки

При каждом делении эукариотической клетки возникает сложная задача: нужно точно удвоить и разделить генетический материал (хромосомы), а затем заново построить ядерную оболочку вокруг разделённых половинок. Сбои в этом процессе приводят к деформированным или неорганизованным ядрам, что часто наблюдается при раке и возрастных заболеваниях.

Новое исследование учёных из Индийского института науки (IISc) и Университета Париж-Сакле раскрывает роль ключевого фермента Aurora A в этом процессе. Результаты опубликованы в The EMBO Journal.

Во время деления структуры, называемые полюсами веретена (центросомами), увеличиваются, чтобы создать микротрубочки, которые растаскивают хромосомы. После выполнения этой задачи полюса должны сократиться и разобраться, чтобы ядерная оболочка могла восстановиться вокруг разделённых хромосом.

Команда обнаружила, что Aurora A играет решающую роль в своевременном растворении полюсов веретена. Без этого фермента полюса остаются «липкими», что заставляет хромосомы изгибаться вокруг них и приводит к формированию деформированных ядер.

Ключевым белком в этом процессе является NuMA, необходимый для организации полюсов веретена. В норме NuMA собирается на полюсах во время митоза, а затем рассеивается по завершении деления. Aurora A поддерживает NuMA в динамическом, жидкоподобном состоянии, позволяя ему перемещаться в полюсах и из них.

Однако при ингибировании Aurora A белок NuMA затвердевает, переходя в более твёрдоподобное состояние, и скапливается на полюсах. Используя методы продвинутой визуализации, команда показала, как фосфорилирование NuMA, опосредованное Aurora A, предотвращает его затвердевание. Также были идентифицированы конкретные регионы и аминокислоты в NuMA, ответственные за переход между динамичным и твёрдым состояниями.

«Эта работа показывает, что важно не только то, какие белки присутствуют, но и их материальное состояние — ведут ли они себя как жидкости или твёрдые тела», — объясняет Сачин Котак, доцент кафедры микробиологии и клеточной биологии IISc. — «Aurora A обеспечивает плавное растворение полюсов веретена, позволяя геному правильно заключиться в новые ядра».

Основной сложностью в изучении Aurora A было то, что его удаление на ранних этапах останавливает митоз, мешая исследовать роль фермента на поздних стадиях. В этой работе учёные создали инструмент для разрушения Aurora A именно на выходе клетки из митоза. Это позволило показать, что его поздняя роль в формировании ядра отличается от хорошо известной ранней функции в сборке веретена.

Результаты подчёркивают сложную хореографию митоза и открывают возможность терапевтического воздействия на эти белковые состояния.