Лазерная нанохирургия митотического веретена опровергает старую теорию

Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (SEAS) показали, что митотическое веретено — аппарат, разделяющий хромосомы при делении клетки — устроено сложнее, чем принято считать.

Результаты количественных измерений веретена будут опубликованы в журнале Cell.

Учёные использовали фемтосекундный лазер, чтобы разрезать нити органеллы, а затем с помощью математического анализа определили её микроскопическую структуру по реакции на повреждение.

«Мы используем эту технику нанохирургии, чтобы понять архитектуру и сборку веретена так, как это было невозможно раньше», — говорит соавтор работы Эрик Мазур.

Ранее предполагалось, что микротрубочки (белковые нити, из которых состоит веретено) простираются по всей его длине — от полюса до полюса.

Исследователи продемонстрировали, что микротрубочки могут начинать формироваться по всему веретену. Их длина варьируется: самые короткие находятся ближе к полюсам.

«Разница в длине возникает не из-за градиента стабилизации, а из-за транспорта», — поясняет ведущий автор Ян Бругес. — «Микротрубочки зарождаются и растут из центра веретена, откуда транспортируются к полюсам. Они разбираются в течение жизни, поэтому у средней линии находятся длинные «молодые» микротрубочки, а у полюсов — старые и короткие».

Команда использовала фемтосекундный лазер, чтобы сделать два тонких разреза перпендикулярно плоскости роста веретена в яичных экстрактах лягушки Xenopus laevis.

Наблюдая за скоростью и степенью деполимеризации (разборки) веретена после повреждения, учёные смогли определить длину и полярность отдельных микротрубочек и восстановить полную картину их начала и конца. Дополнительные эксперименты и численная модель подтвердили роль транспорта.

«Лазер позволил нам делать точные разрезы и проводить эксперименты, которые были невозможны с предыдущими методиками», — отмечает Мазур.

Понимание архитектуры веретена — ключ к пониманию клеточного деления. Это может помочь в изучении состояний — от рака до врождённых дефектов, — возникающих из-за сбоев в клеточном цикле или неправильного разделения хромосом.