Механизм ремоделирования плазматической мембраны, управляющий округлением клетки при митозе
Во время деления клетки адгезивные животные клетки округляются, что создает точную пространственную геометрию, необходимую для правильного расхождения хромосом. Этот процесс зависит от скоординированного ремоделирования цитоскелета и плазматической мембраны.
Считается, что плазматическая мембрана пассивно следует за реорганизацией цитоскелета. Однако, остается неясным, подвержена ли мембрана активной регуляции, и каков точный механизм координации между этими двумя компонентами.
В исследовании, опубликованном в Journal of Cell Biology, группа под руководством профессора Ли Хунчана из Шэньчжэньского института передовых технологий Китайской академии наук раскрыла фундаментальный механизм ремоделирования плазматической мембраны, управляющий округлением клетки при митозе.
Роль фосфорилирования белка Numb
- Numb — белок, известный как детерминанта судьбы при асимметричном делении клетки.
- Исследователи обнаружили, что во время симметричного митоза он подвергается значительному фосфорилированию по остаткам Ser7, Ser265 и Ser284.
- Это фосфорилирование было критически важно как для правильной локализации Numb на плазматической мембране, так и для эффективного втягивания мембраны при округлении клетки.
- Неконтролируемая экспрессия нефосфорилируемого мутанта Numb, который стабильно оставался на мембране, серьезно нарушала её втягивание в митотической клетке.
- Нарушение фосфорилирования Numb приводило к дефектам округления клетки, ориентации веретена деления и расхождения хромосом.
Молекулярный механизм
С помощью масс-спектрометрии, ко-иммунопреципитации и анализа связывания с актиновым кортексом ученые выяснили молекулярный механизм, связывающий фосфорилирование Numb с ремоделированием мембраны:
- Киназа: Фосфорилирование Numb опосредовано не ранее известными киназами aPKC или Plk1, а киназой Aurora A — центральным регулятором прогрессии митоза.
- Взаимодействие с миозином I: Numb напрямую связывается с миозином I — ключевым семейством моторных белков, которые соединяют плазматическую мембрану с актиновым кортексом.
- Эффект связывания: Связывание Numb с миозином I предотвращает взаимодействие последнего с F-актином, тем самым ослабляя связь между мембраной и цитоскелетом.
- Молекулярный переключатель: В начале митоза Aurora A точно меняет это состояние, фосфорилируя Numb, что вызывает его диссоциацию от плазматической мембраны. В результате миозин I высвобождается и получает возможность заново связаться с актиновым кортексом.
Этот скоординированный молекулярный переключатель обеспечивает синхронное втягивание плазматической мембраны и ремоделирование цитоскелета, способствуя эффективному округлению клетки при митозе.
Значение исследования
«Наша работа дает представление о механизмах ремоделирования мембраны при делении клетки и может предложить потенциальные стратегии для терапии рака, нацеленной на митоз», — сказал профессор Ли.
Кроме того, исследователи показали, что фосфорилирование Numb регулирует форму клетки и при округлении, индуцированном протеазой, что подчеркивает значимость этого механизма для различных клеточных процессов, связанных с морфологическим ремоделированием.