Учёные объяснили ключевую роль моторных белков в делении клеток

Исследователи из Хорватского института Ру́дера Бошко́вича (RBI) обнаружили точный молекулярный механизм скольжения мостовых микротрубочек и его роль в правильном распределении генетического материала во время деления клетки. Результаты опубликованы в журнале Developmental Cell.

Правильное расхождение хромосом к двум будущим дочерним клеткам требует удлинения митотического веретена в анафазе. Хотя некоторые белки-кандидаты были вовлечены в этот процесс, молекулярный механизм, управляющий удлинением веретена в клетках человека, до сих пор был неизвестен.

Команда молекулярных биологов под руководством профессоры Ивы Толич обнаружила, что два механистически различных модуля скольжения обеспечивают механизм удлинения веретена в клетках человека:

• Один основан на самоподдерживающемся кинезине.
• Другой — на кинезиновом моторе, которому помогает кросслинкер.

Какие молекулярные механизмы ответственны за удлинение веретена?

Митотическое веретено — это динамичная структура из микротрубочек и ассоциированных белков. Микротрубочки служат «рельсами» для моторных белков, которые транспортируют хромосомы.

После того как все хромосомы успешно соединяются с микротрубочками, связь между сестринскими хроматидами разрывается, и они начинают движение к полюсам веретена. Одновременно веретено начинает удлиняться, чтобы способствовать окончательному расхождению хроматид.

Для изучения этого процесса учёные разработали набор инструментов для удаления отдельных белков и групп белков в определённый момент, непосредственно перед удлинением веретена. Они использовали методы, позволяющие очень быстро отслеживать динамические изменения в мостовых микротрубочках — структурах, критически важных для правильной сегрегации хромосом.

Ключевая роль моторных белков KIF11 и KIF4A

Подход одновременного подавления функции нескольких моторных белков показал, что после совместного удаления активности белков KIF11 и KIF4A удлинение веретена полностью прекращается. Это первый случай остановки удлинения митотического веретена путём удаления специфических моторных белков в клетках человека.

Также было обнаружено, что белок KIF4A зависит от белка PRC1 для локализации в мостовых волокнах, поэтому тот же эффект можно получить, подавив белок PRC1 в комбинации с ингибированием моторного белка KIF11.

Дальнейшие эксперименты показали, что независимые моторные белки KIF11 и KIF4A участвуют именно в скольжении мостовых микротрубочек, которые затем раздвигают полюса митотического веретена. Это подтверждает, что их роль в скольжении антипараллельных пучков микротрубочек проявляется и в анафазных клетках.

Вывод: Анафаза B — это процесс, управляемый независимыми системами моторных белков с разными механизмами действия и, вероятно, разными механизмами контроля. Клетка обеспечивает очень высокую успешность этого критически важного процесса за счёт использования независимых модулей.

Последствия неудачного удлинения митотического веретена разрушительны для деления клеток человека и правильного наследования генетического материала.