Новое понимание сети, играющей ключевую роль в функции клетки и болезнях

Исследование из лабораторий Университета Нотр-Дам под руководством Холли Гудсон и Марка Альбера помогает разрешить давние споры о сборке субклеточной сети, критически важной для функции клетки и развития заболеваний.

Группы Гудсон (Департамент химии и биохимии) и Альбера (Департамент прикладной и вычислительной математики и статистики) изучили динамическое поведение субклеточных волокон — микротрубочек. Микротрубочковый цитоскелет — это динамическая полимерная сеть, играющая ключевую роль в делении клетки, формируя удивительный аппарат для разделения ДНК. Она также образует транспортную сеть для распределения питательных веществ и строительных материалов.

"Эта сеть волокон аналогична железнодорожной системе, где микротрубочки служат рельсами для молекулярных двигателей, перемещающих грузы по клетке", — сказала Гудсон. — "Однако, в отличие от стабильных человеческих железных дорог, микротрубочки постоянно укладываются и разбираются".

Постоянный оборот этих структур важен, так как позволяет транспортной сети находить свой груз и перестраиваться в ответ на движение и деление клетки. Из-за своей значимости этот процесс является мишенью для некоторых ключевых противораковых препаратов.

Сборка и динамика микротрубочек строго контролируются, и ключевым регулятором является дестабилизатор микротрубочек статмин. Точный механизм действия статмина оставался предметом споров. Одна из предложенных моделей предполагает, что он косвенно уменьшает полимеризацию, связывая субъединицы микротрубочек. Другая модель — что статмин действует непосредственно на микротрубочки неизвестным пока механизмом.

Новая работа групп Гудсон и Альбера разрешает этот спор, объясняя, как работает статмин. Эксперименты, в основном спланированные и выполненные Камлешем Гуптой, предоставляют доказательства, что статмин может действовать непосредственно на микротрубочки. Он делает это, связываясь с сегментами собирающейся микротрубочки и дестабилизируя их до того, как они будут включены в окончательную структуру. Сопровождающие компьютерные симуляции показывают, что такой тип молекулярной активности может производить наблюдаемые в экспериментах эффекты на динамику микротрубочек.

"Эта работа значима, потому что процесс разборки необходим для базового выживания клетки, и потому что статмин, также называемый онкопротеином 18, значительно перепроизводится при ряде раковых заболеваний", — сказал Альбер. — "Понимание того, как работает этот белок, — важный шаг к тому, чтобы выяснить, как его ингибировать, что может открыть путь к новым противораковым препаратам".