Клетки делятся «кладкой кирпичей на движущихся лесах»

Исследователи из Гарварда, Индианы, Ньюкасла и Делфта выяснили, как бактерии строят новую клеточную стенку при делении. Процесс занимает около 15 минут и происходит снаружи внутрь с помощью множества молекулярных «каменщиков». Ключевую роль играет белок FtsZ.

Неожиданный механизм

Используя продвинутые микроскопы и цветные метки на материале клеточной стенки, учёные обнаружили, что строительство идёт не постепенно, а скачкообразно в разных местах. Движущей силой является белок FtsZ, который формирует Z-кольцо в центре клетки.

Главное открытие: FtsZ перемещается за счёт явления «беговой дорожки» (treadmilling). Как объясняет соавтор работы профессор Сес Деккер из TU Delft, это означает, что клетка добавляет новые элементы белка с одной стороны «строительных лесов» и разбирает их с другой. Таким образом, точка, где идёт сборка клеточной стенки, медленно движется вместе со сдвигающимися «лесами».

Сложная координация

• Белок FtsZ работает как самообновляющиеся леса, на которых идёт строительство.
• Несколько таких комплексов «лесов» работают одновременно вдоль клеточной стенки, что позволяет построить перегородку за 10–15 минут.
• Другие белки в это время обеспечивают правильное разделение ДНК и закрытие мембраны.

Технологический вклад

Исследование стало возможным благодаря наноструктурам («нанобоксам»), созданным в Делфте. В эти боксы, установленные вертикально под микроскопом, помещали по одной бактерии, что позволило получить чёткое поперечное сечение клетки и детально наблюдать динамику молекул FtsZ.

Практическая перспектива

Хотя работа носит фундаментальный характер, понимание механизма деления бактериальных клеток может в будущем открыть путь к созданию новых антибиотиков. Целенаправленное нарушение этого процесса может стать новым оружием против болезнетворных бактерий.

Статья опубликована в журнале Science 17 февраля.