Биохимики получили новое представление о двойной защите клеточного деления

Биохимики из Университета Массачусетса в Амхерсте, включая доцента Питера Чиена, получили новое представление о том, как синтез и деградация белков помогают регулировать деликатный балет клеточного деления. В частности, они раскрыли, как два белка защищают друг друга в режиме «взаимно гарантированной утилизации», чтобы обеспечить плавное и безопасное деление.

Клетки должны регулярно избавляться от остаточных белков с помощью протеаз, которые расщепляют и перерабатывают использованные белки. Проблема для биохимиков заключается в том, что одна и та же белковая молекула может быть токсичным мусором в один момент и необходимой для функции — в другой, например, во время клеточного цикла (событий, ведущих к репликации хромосом и делению клетки).

Как объясняет Чиен: «Мы знаем, что процесс, который должен происходить так же надежно и стабильно, как клеточное деление, также должен быть достаточно гибким, чтобы позволить организму расти и реагировать на постоянно меняющуюся среду. Нас интересует раскрытие всех шагов и резервных защитных механизмов, которые клетки используют для надежной защиты репликации, одновременно позволяя другим функциям продолжаться». Результаты опубликованы в ранней онлайн-версии журнала Molecular Microbiology.

Для этой работы Эмбер Кантин из лаборатории Чиена тесно сотрудничала с Майклом Лаубом и коллегами из MIT, изучая бактерию Caulobacter. Ранее они выяснили, как клетки отличают белки-отходы от полезных молекул. Они сосредоточились на белке CtrA, который сидит на ДНК как крышка, контролируя репликацию, пока условия не станут подходящими для деления.

Разрушение CtrA позволяет клеткам начать репликацию своей хромосомы. Кантин с помощью биохимических экспериментов с высокоочищенными белками показала, что CtrA деградирует только тогда, когда связан с ДНК, и что другой белок, SciP, может помочь CtrA лучше связываться с ДНК, делая CtrA более устойчивым к протеолизу.

Неожиданно это также сделало SciP менее способным к разрушению, показав, что оба белка предотвращают собственную деградацию, защищая друг друга. Кроме того, хотя оба белка разрушались, они распознавались совершенно разными протеазами. Эти достижения вместе с текущими выводами могут дать медицинским исследователям ключ к пониманию таких заболеваний, как аномальное течение клеточного цикла при раке.