Впервые наблюдали «молекулярный мотор», участвующий в транспорте хромосом

Исследователи из Университета Васэда (Япония) впервые напрямую наблюдали «молекулярный мотор» Xkid, который играет ключевую роль в правильном выравнивании хромосом во время деления клетки. Эти результаты могут внести большой вклад в понимание молекулярных механизмов сегрегации хромосом — процесса, нарушения которого связаны с развитием рака и врожденных дефектов.

При каждом делении клетки хромосомы — носители всей генетической информации — должны точно распределяться между двумя дочерними клетками. Молекулы Xkid расположены внутри веретена деления — структуры, необходимой для деления клетки и состоящей из пучка микротрубочек. Определение движений Xkid в естественных веретенах считается ключом к пониманию механизмов сегрегации хромосом.

Разработанные в исследовании методы

Использовались самоорганизующиеся веретена в экстрактах яиц Xenopus, которые относительно велики (30–50 мкм в длину). Чтобы отследить движение отдельных молекул Xkid, к ним присоединяли высокофлуоресцентные наночастицы — квантовые точки (quantum dots). Это позволило определить траектории движения Xkid внутри крупных веретен с помощью флуоресцентной микроскопии.

Результаты и выводы исследования

• Молекулы Xkid, связанные с квантовыми точками, перемещались вдоль оси от полюса к полюсу веретена со скоростью 120–140 нм/сек.
• Xkid преодолевал большие расстояния (в среднем ≈5 мкм, максимум 17 мкм) вдоль ориентированного пучка микротрубочек, переходя с одной микротрубочки на другую.
• Направление движения Xkid в основном соответствовало распределению полярности микротрубочек, что приводило к накоплению Xkid возле экватора веретена. Это согласуется со сборкой и выравниванием хромосом у экватора веретена в метафазе.

Полученные данные являются первой молекулярной демонстрацией роли Xkid в направлении хромосом к экватору веретена.

Значение исследования

Работа имеет важное медицинское значение, так как неравномерная сегрегация хромосом может вызывать тяжелые заболевания и злокачественную трансформацию опухолей. Кроме того, было показано, что ориентированная структура микротрубочек веретена функционирует как реакционное поле для движения Xkid. Эти знания бесценны для изучения механизмов транспорта материалов в биологических системах. В будущем, возможно, удастся управлять сегрегацией хромосом и транспортом материалов, манипулируя молекулярными моторами и их реакционными полями.