Разделение генома: объяснена сегрегация хромосом во время митоза
При делении клетки (митозе) её хромосомы должны быть разделены и равномерно распределены между новыми дочерними клетками. Хотя этот процесс известен своей сложностью и вовлечением множества клеточных компонентов, многие его детали остаются неясными, что затрудняет разработку методов лечения при нарушениях митоза.
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Cell Biology, дало более глубокое понимание этого процесса, раскрыв детали того, как белковые комплексы собираются в центрах хромосом — центромерах. В этих участках белковые комплексы служат якорями, через которые клеточные структурные организаторы могут перераспределять хромосомы внутри клетки.
Эти белковые комплексы на центромерах называются кинетохорами. К ним прикрепляются длинные тонкие цилиндрические структуры — микротрубочки. Во время деления клетки микротрубочки могут физически манипулировать хромосомами, оттягивая половину каждой хромосомы в одну дочернюю клетку, а другую половину — в другую.
В новом исследовании команда под руководством Университета Осаки сосредоточилась на различных компонентах, которые формируют и связываются с кинетохорами. Одна из таких групп — белки CCAN, присутствующие в центромере на протяжении всего клеточного цикла и служащие сайтом связывания для других белков, ассоциированных с микротрубочками, только во время деления клетки. Работа показывает, что подгруппа белков CCAN, формирующая путь CENP-T, играет доминирующую роль в обеспечении успешного деления клетки, связываясь с белковым комплексом Ndc80, что позволяет микротрубочкам прикрепляться к хромосомам.
«Мы в основном исследовали, является ли путь CENP-T или примерно похожий путь CENP-C важным для протекания митоза, путем селективного удаления частей этих белков, которые связываются с комплексом Ndc80», — говорит автор-корреспондент Тацуо Фукагава. «Мутанты CENP-T с отсутствием доменов для связывания с Ndc80, но не аналогичные мутанты CENP-C, показали нарушение сегрегации хромосом, что препятствовало делению клеток и в конечном итоге приводило к их гибели».
Чтобы подтвердить свои результаты и больше узнать о важной роли CENP-T в стимулировании деления клеток через комплекс Ndc80, команда также создала химерные конструкции, состоящие частично из CENP-T, а частично из CENP-C. Это подтвердило вывод о том, что CENP-T и молекулы, которые с ним связываются, жизненно важны для митоза. Они также выявили, что фосфорилирование играет ключевую роль в регуляции связывания между комплексом Ndc80 и CENP-T, и получили дополнительные прямые доказательства своих выводов, измерив силу тяги, создаваемую микротрубочками в митотическом веретене.
«Наша работа опровергает прежний консенсус, показывая, что именно CENP-T, а не CENP-C, действует через комплекс Ndc80 для успешного деления клетки, обеспечивая точную и своевременную сегрегацию хромосом», — говорит ведущий автор Масатоси Хара. «Эти результаты могут привести к терапевтическим возможностям для лечения заболеваний, связанных с дисфункцией кинетохор и митотического процесса, включая рак».