Фермент IKKε управляет ростом клеточных выростов, регулируя доставку строительных материалов

Тело взрослой плодовой мушки покрыто волосовидными щетинками, которые служат сенсорными органами. Каждая щетинка — это одна клетка, которая удлиняется в процессе развития куколки, укрепляясь пучками белковых филаментов актина.

Сигнальный белок IKKε регулирует этот процесс, контролируя организацию актиновых пучков. Новое исследование Шигео Хаяши и его коллег из Центра биологии развития RIKEN показало, что IKKε также способствует росту щетинок, управляя транспортом клеточных грузов.

Эксперименты показали, что активированный IKKε в основном находится на кончиках растущих щетинок, где происходит разгрузка грузов, необходимых для роста. «Мембраны и связанные с ними белки нерастворимы в воде и не могут легко диффундировать на большие расстояния. Одна из моделей предполагает, что дистальный транспорт активно доставляет такие нерастворимые материалы в виде “посылок”», — поясняет Хаяши.

Мембранные пузырьки — эндосомы — являются ключевым компонентом этого процесса. Они перемещаются с помощью моторных белков по «рельсам» из микротрубочек. Учёные обнаружили, что в отсутствие IKKε этот транспорт нарушается: эндосомы застревают на концах щетинки и не распределяются по всей клетке.

Исследователи выяснили, что IKKε взаимодействует с белком Nuf. Этот белок связывает моторный белок динеин с ключевым белком, ассоциированным с эндосомой, тем самым способствуя направленному транспорту грузов к кончику растущей щетинки. По прибытии на кончик IKKε-опосредованная инактивация Nuf отправляет опустевшие эндосомы в обратный путь, завершая процесс «рециклинга». «Такое движение эндосом происходит и в других типах клеток, но форма щетинок делает этот челночный транспорт очень заметным», — говорит Хаяши. «Я думаю, это отличный пример того, как высокоспециализированная клетка и её форма могут выявить механизм общего значения».

Многие другие клетки растут аналогичным образом — от крошечных ветвящихся отростков нейронов до корневых волосков растений. Хаяши предполагает, что в этих случаях могут работать схожие регуляторные механизмы. В дальнейшем он и его коллеги планируют глубже изучить центральную координирующую роль IKKε. «Сейчас мы изучаем актин как одну из мишеней, а также исследуем вышестоящие регуляторы IKKε, надеясь получить целостную картину этого сигнального пути», — говорит учёный.