Как система клеточной переработки приостанавливается во время деления клеток

Исследование в Институте Бабрахама, объединившее экспертизу в области клеточной сигнализации, аутофагии, масс-спектрометрии и визуализации, дало окончательный ответ на вопрос, останавливается ли процесс клеточной переработки (аутофагии) во время деления клеток (митоза). Учёные также определили задействованные механизмы и описали, как взаимосвязаны обычная система репрессии и специфичное для митоза подавление аутофагии. Исследование опубликовано в журнале Molecular Cell.

Аутофагия — это процесс клеточной переработки, который балансирует доступность строительных блоков клетки со спросом. Если спрос превышает доступность, аутофагия обеспечивает расщепление и перепрофилирование несущественных компонентов. Она необходима клеткам для преодоления стресса, например, при нехватке питательных веществ, и критически важна для правильного развития эмбриона. Проблемы с аутофагией связаны с широким спектром заболеваний. Предполагается, что её подавление во время митоза защищает геном в этот уязвимый период, предотвращая геномную нестабильность — признак старения и рака.

Используя флуоресцентные маркеры и визуализацию живых клеток человеческих клеточных линий, исследователи однозначно продемонстрировали, что аутофагия подавляется во время митоза.

В обычных условиях, когда клетка не делится, белковый комплекс mTORC1 подавляет аутофагию при достаточном количестве аминокислот в клетке. Когда уровень аминокислот падает, mTORC1 инактивируется, что снимает репрессию и запускает аутофагию для генерации строительных блоков.

Во время митоза ДНК клетки, обычно защищённая в ядре, высвобождается в клеточное пространство, что делает её уязвимой для повреждения аутофагией. Исследователи обнаружили, что во время митоза привычный нутриент-чувствительный механизм репрессии аутофагии через mTORC1 отсутствует. Его заменяет ключевой регулятор самого митоза — CDK1, который не реагирует на нехватку питательных веществ. Это приводит к отключению условного контроля над аутофагией и её полной остановке до завершения деления клетки.

Это открытие обеспечивает фундаментальное новое понимание регуляции аутофагии во время митоза и ясность для смежных областей исследований.