Как построить свою воротину: Новый подход решает крупные молекулярные головоломки

Ученые из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге применили новый подход, чтобы решить десятилетние споры о структуре ядерной поры — комплекса, контролирующего доступ к геному, действуя как ворота в ядро клетки.

Ранее с помощью электронной томографии была известна общая форма поры. Такие методы, как рентгеновская кристаллография и электронная микроскопия одиночных частиц, показали, что кольцо, усеивающее стенку ядра, образовано 16 или 32 копиями Y-образного строительного блока, каждый из которых состоит из девяти белков. Однако расположение этих Y-образных структур в кольце оставалось предметом дискуссий.

Используя суперразрешающую микроскопию, исследователи пометили флуоресцентными метками ряд точек вдоль каждого «хвоста» и «рук» Y-образной молекулы. Проанализировав тысячи изображений ядерных пор, они смогли определить положение каждой точки относительно центра поры с точностью менее нанометра (миллионной доли миллиметра).

Результат показал радугу концентрических колец, порядок и расстояние между которыми однозначно указывают, что Y-образные молекулы в ядерной поре лежат упорядоченным кругом вокруг отверстия, причем одна и та же «рука» Y всегда направлена к центру поры.

«Когда мы посмотрели на наши изображения, не оставалось сомнений: они должны лежать голова к хвосту вокруг отверстия», — говорит Анна Шимборска, проводившая работу.

Разрешив эту давнюю проблему, ученые намерены изучить ядерную пору глубже: определить, направлено ли кольцо из Y-образных структур по или против часовой стрелки, исследовать его на разных стадиях сборки, изучить другие части комплекса и создать его трехмерную модель.

«Со стороны других научных групп уже есть большой интерес, — говорит Ян Элленберг, руководивший работой. — Вскоре мы займемся рядом других молекулярных головоломок, например, различными "машинами", которые позволяют клетке делиться и которые также построены из сотен частей».