Первый атомный "фильм" о сборке микротрубочек — ключевом процессе деления клеток
Исследователи из Центра геномной регуляции (CRG), Испанского национального онкологического центра (CNIO) и Испанского национального исследовательского совета (IBMB-CSIC) впервые создали "фильм", показывающий, как человеческие клетки запускают сборку микротрубочек.
Результаты, опубликованные в журнале Science, решают давнюю проблему и закладывают основу для будущих прорывов в лечении болезней — от рака до нарушений нейроразвития.
Роль микротрубочек
Микротрубочки — это трубки длиной в тысячные доли миллиметра и диаметром в нанометры. Они играют ключевую роль в делении клеток, выступая в роли "длинных верёвок", которые захватывают и растаскивают хромосомы к полюсам клетки. Также они служат "клеточными магистралями" для перемещения компонентов и структурными элементами.
Молекулярное кольцо запускает сборку
Процесс начинается, когда белковый комплекс γ-TuRC (произносится "гамматурк") закрывается, образуя кольцо. Ранее его трёхмерная структура оказалась открытым кольцом, что не соответствовало ожиданиям о нём как о готовой форме-затравке для микротрубочки.
Новое исследование раскрывает механизм: γ-TuRC закрывается в кольцо и становится идеальной затравкой, когда к нему присоединяется первый "строительный блок" микротрубочки.
"Как только этот первый кирпичик входит, область γ-TuRC зацепляет его и, как петля, действует как защёлка, которая стягивает кольцо и запускает процесс", — объясняет Óscar Llorca, соавтор исследования.
Съёмка "фильма" в атомном разрешении
Чтобы визуализировать этот быстрый процесс, учёные:
- Выделили γ-TuRC из человеческих клеток и воспроизвели запуск сборки микротрубочек in vitro.
- Замедлили и остановили рост микротрубочек на ранних стадиях, получив более миллиона "зародышей".
- Изучили образцы с помощью крио-электронной микроскопии, замораживая их в тонком слое льда.
- Проанализировали изображения с помощью искусственного интеллекта и нейронных сетей, чтобы упорядочить "кадры" динамического процесса и получить трёхмерные структуры в атомном разрешении.
Значение для медицины
Понимание фундаментального механизма сборки микротрубочек важно, поскольку их дисфункция связана с раком, нейроразвитием, респираторными и сердечными заболеваниями.
"Некоторые современные противораковые препараты влияют на микротрубочки без разбора, вызывая побочные эффекты. Детальное знание о том, как они формируются, может способствовать разработке более целенаправленных методов лечения", — отмечает Llorca.
Следующий шаг: понимание регуляции
Следующая задача — расшифровать, как регулируется процесс инициации сборки. "Конформационные изменения, которые мы наблюдаем, вероятно, контролируются ещё не найденными регуляторами в клетках", — говорит соавтор Thomas Surrey. Изучение этого может предложить новые мишени для предотвращения деления раковых клеток.