Сходство двух G-фаз клеточного цикла указывает на базовую биохимическую программу в живых клетках

Две G-фазы клеточного цикла долгое время считались регулируемыми разными контурами контроля, но новое исследование A*STAR опровергает эту идею.

Пэр Нордлунд из Института молекулярной и клеточной биологии A*STAR и его коллеги обнаружили, что белковые комплексы, формирующиеся во время фазы G1 и фазы G2 клеточного цикла, поразительно схожи. Это говорит о том, что клетка запрограммирована на базовый биохимический режим работы, когда она не занята активной репликацией генетического материала или делением.

«Это наблюдение схожих биохимических программ в клетках G1 и G2 — новое, захватывающее и неожиданное», — говорит Нордлунд.

Клетки в нашем теле размножаются в процессе из четырёх стадий:

1. G1: клетки увеличивают массу и готовятся к репликации ДНК.
2. S-фаза (синтез): копирование ДНК.
3. G2: проверка точности удвоенной ДНК и сбор материалов для деления.
4. Митоз: выравнивание реплицированных хромосом и деление.

Переход между каждой стадией жёстко регулируется и требует сборки и разборки различных белковых комплексов для выполнения множества функций, включая молекулярные контрольные точки прогрессии цикла.

Ранее было показано, что уровни экспрессии некоторых из этих белков и соответствующих им молекул РНК повышаются и понижаются в определённые моменты цикла. Однако эти анализы упускали из виду динамические взаимодействия между белками и их партнёрами, которые лежат в основе перехода клетки по фазам цикла.

Команда Нордлунда проанализировала динамику состояний взаимодействия между всеми белками в клетках человеческой крови во время перехода четырёх стадий цикла. Они использовали ранее разработанный метод — Cellular Thermal Shift Assay (CETSA), который позволил различить, какие белки существуют по отдельности, а какие связаны в комплексы.

Было идентифицировано более 750 белков, которые формировали или распадали комплексы в какой-то момент клеточного цикла. Однако большинство этих изменений состояний белковых взаимодействий происходило во время S-фазы и митоза — не во время G-фаз.

Различия между G1 и G2 оказались сравнительно незначительными, несмотря на уникальные роли этих фаз в подготовке клетки к следующей стадии цикла. «Это подразумевает хорошо работающую постоянную программу, к которой возвращается клетка, — говорит Нордлунд. — Это расширяет наше базовое понимание биохимических программ одного из фундаментальных процессов в живых клетках».