Открыт механизм клеточного "счёта" для контроля размера у водорослей с параллелями в генетике рака

Исследователи под руководством Джеймса Юмена, доктора философии, из Центра наук о растениях Дональда Данфорта, обнаружили белок, который позволяет одноклеточной зелёной водоросли Chlamydomonas "считать" клеточные деления. Этот процесс критически важен для поддержания клетками оптимального размера. Результаты опубликованы 25 марта в журнале eLife.

Как работает механизм контроля размера

В отличие от классической модели, где клетки удваиваются в размере и затем делятся, клетки Chlamydomonas могут увеличиться более чем в 10 раз перед началом деления. Чтобы не стать слишком крупными, они решают эту проблему, быстро делясь несколько раз подряд, пока дочерние клетки не достигнут подходящего размера.

Ключом к этому процессу оказался белок-«измеритель» CDKG1. Клетка производит ограниченное количество CDKG1 прямо перед началом делений. Изначально его концентрация высока, но с каждым раундом деления часть белка разрушается, а остаток распределяется между дочерними клетками. К последнему делению количество CDKG1 на клетку падает почти до неопределяемого уровня.

Роль белка CDKG1

Исследователи обнаружили, что чем крупнее выросла материнская клетка, тем больше CDKG1 она производит и тем больше раз может поделиться. CDKG1 действует как «линейка», позволяя клетке «отсчитать» нужное количество делений, соотнося произведённое количество белка с собственным размером.

Эксперименты подтвердили эту гипотезу:

• При отсутствии CDKG1 клетки прекращали деление преждевременно и становились слишком крупными.
• При избыточной выработке CDKG1 клетки делились лишний раз и становились слишком мелкими.

Широкое значение открытия

Открытие CDKG1 имеет значение далеко за пределами зелёных водорослей. Этот белок оказался аналогом человеческого белка CDK4/6, который стимулирует пролиферацию клеток и часто нарушается при раке.

Ранее считалось, что подобные CDK4/6 белки существуют только у сложных многоклеточных организмов, таких как животные. Обнаружение схожего белка у одноклеточной водоросли заставляет пересмотреть эволюционное происхождение таких белков и открывает новые возможности для изучения генетических механизмов контроля деления клеток, корни которых оказались глубже, чем предполагалось.