Ученые нашли «тормоз» для клеточных моторов

Международная группа ученых показала, как микротрубочки соединяются в крупные сети. Подобно опорам палатки, микротрубочки придают форму клеткам. Скользя друг относительно друга, микротрубочки самоорганизуются в сети и передают силы, которые перемещают хромосомы во время деления клетки. Команда раскрыла механизм, способный остановить процесс скольжения двух микротрубочек до того, как они потеряют контакт.

В исследовании участвовали ученые из Института молекулярной клеточной биологии и генетики Общества Макса Планка (Германия) и Вагенингенского университета (Нидерланды). Ранее группы независимо друг от друга охарактеризовали моторный белок, который соединяет две микротрубочки, перемещаясь по ним, и более пассивный белок-соединитель, действующий подобно патоке между микротрубочками. Что произойдет, если оба белка присутствуют одновременно, как в клетках?

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи-постдоки Маркус Браун, Зденек Лански и Геро Финк очистили все необходимые белки из клеток и изучили, как именно две микротрубочки скользят друг относительно друга в присутствии обоих компонентов. Марсель Янсон, профессор биологии растительной клетки в Вагенингенском университете: «Можно было бы подумать, что скорость скольжения микротрубочек задается соотношением количества моторных белков и "патоки". Так и было, когда микротрубочки благополучно скользили. Однако система неожиданно меняла соотношение в пользу "патоки", когда микротрубочки начинали разъезжаться. Таким образом, результирующая движущая сила микротрубочек не постоянна, а меняется со временем. В результате микротрубочки не отделяются друг от друга, а остаются соединенными в течение длительного времени».

Объяснение явлению было найдено путем внедрения наблюдений за отдельными белками-"патокой" в количественную модель скольжения микротрубочек. Связывание индивидуальных GFP-меченых белков с микротрубочками наблюдали с помощью передовой флуоресцентной микроскопии. Между скользящими микротрубочками белки медленно смещались к концам микротрубочек, но не отпускали их. В результате "патока" уплотнялась, когда микротрубочки разъезжались, что объясняет замедление скольжения.

Штефан Диз, руководитель группы в Институте Макса Планка и профессор в Центре молекулярной биоинженерии B CUBE при Дрезденском техническом университете: «Изучая силы, действующие между микротрубочками, мы теперь понимаем ключевой этап самоорганизации их сетей. Мы показываем, что микротрубочки могут двигаться друг относительно друга, чтобы построить сеть, в то время как их концы могут оставаться соединенными для стабилизации сети. В клетках перекрывающаяся часть микротрубочек расположена в центре клетки, именно там, где хромосомы собираются вместе в начале деления клетки».