Разгадана тайна митоза: как хромосомы идеально выравниваются в делящейся клетке

Исследователи из Института Уайтхеда решили загадку, как клетки правильно выравнивают хромосомы во время симметричного митоза, хотя этот процесс изучается более 50 лет.

Постдок Томоми Киёмицу из лаборатории Иэна Чизмена, наблюдая за митозом в симметрично делящихся человеческих клетках, заметил ключевую закономерность. Когда веретено деления (спиндл) колеблется к центру клетки, частичное "гало" белка динеина появляется на клеточной коре (кортексе) с противоположной стороны. При движении веретена влево динеин появляется справа, и наоборот.

Роль динеина как лебёдки

Киёмицу определил, что в данном случае динеин закреплён на клеточной коре комплексом, включающим белок LGN. Неподвижный динеин действует как лебёдка, притягивая полюс веретена, микротрубочки и прикреплённые хромосомы к клеточной коре.

Когда полюс веретена приближается к коре, сигнал от белка Polo-like kinase 1 (Plk1), исходящий от полюса, сбивает динеин с LGN и кортекса. Это останавливает движение полюса вперёд и позволяет динеину переместиться на противоположную сторону клетки. Колебания продолжаются с уменьшающейся амплитудой, пока веретено не устанавливается вдоль центральной оси клетки.

Сигнал от хромосом управляет ориентацией

Учёный также обнаружил, что слой LGN покрывает всю клеточную кору, кроме областей, ближайших к хромосомам. По мере движения хромосом эта очищенная от LGN зона меняется. Поскольку динеину нужен LGN для закрепления, это обеспечивает тягу только справа и слева от выравнивающихся хромосом, а не сверху и снизу.

Киёмицу установил, что сигнал от хромосом с участием ядерного белка, связанного с ras (Ran), блокирует присоединение LGN (и, следовательно, динеина) к коре вблизи хромосом. Ran, связанный с гуанозин-5'-трифосфатом (Ran-GTP), ранее предполагался как регулятор сборки веретена в половых клетках, но его роль в соматических клетках была неясна. Работа Киёмицу указывает на ключевую роль градиента Ran в ориентации веретена.

Значение открытия

"Ориентация веретена критически важна для поддержания баланса между стволовыми и зрелыми клетками во время развития", — отмечает Киёмицу. — "Если эта ориентация нарушается, это может способствовать развитию рака, даже если хромосомы разделены правильно".

Исследование опубликовано в журнале Nature Cell Biology.