Ученые раскрыли механизм динамического крепления хромосом к веретену деления

Исследователи из Университета Вашингтона (UW) изучили ключевой компонент наномашины, разделяющей хромосомы перед делением клетки — веретено деления. Его работа важна для понимания причин неравномерного распределения хромосом, ведущего к некоторым видам рака или врожденным дефектам, таким как синдром Дауна или Трисомия 18.

В исследовании, опубликованном 6 марта в журнале Cell, команда под руководством ученых UW сосредоточилась на работе кинетохора — участка на каждой хромосоме, который механически соединяется с микротрубочками (волокнами) веретена.

Роль кинетохора:

• Это место крепления к микротрубочкам.
• Это регуляторный центр, который контролирует движение хромосом за счет укорачивания и удлинения прикрепленных микротрубочек.
• Он исправляет ошибки крепления и подает сигнал «ждать», пока микротрубочки не присоединятся правильно.

Основная задача исследования — понять, как кинетохор образует прочное, но динамичное крепление, удерживая микротрубочки, даже когда те собираются и разбираются. Это свойство позволяет кинетохору использовать энергию перестройки микротрубочек для движения хромосом.

Ученые исследовали мультибелковый комплекс Ndc80, который, как известно, является точкой прямого контакта между кинетохором и микротрубочками. Используя специальные методы для манипуляций и отслеживания активности комплекса in vitro, они показали, что Ndc80 способен формировать динамичные, несущие нагрузку соединения с концами микротрубочек.

Предлагаемый механизм («проскальзывающее сцепление»):

• Комплекс Ndc80, вероятно, образует массив отдельных слабых элементов связывания с микротрубочками.
• Эти элементы быстро связываются и разъединяются, но их совокупная энергия достаточно велика, чтобы удерживать связь.
• Это создает молекулярное трение, которое сопротивляется перемещению микротрубочки через точку крепления.
• Такое соединение может оставаться прикрепленным к концу микротрубочки как во время ее сборки, так и разборки, используя высвобождаемую энергию для создания механической силы.
• Крепление может зависеть от электростатического взаимодействия между положительно заряженными участками комплекса и отрицательно заряженными участками микротрубочек.

Вывод: Ученые предполагают, что именно массивы комплексов Ndc80 обеспечивают комбинацию пластичности и прочности, которая позволяет кинетохорам «крепко держаться, но не отпускать» концы микротрубочек.

Источник: University of Washington