Учёные впервые визуализировали и измерили транспорт тубулина в ресничках
Дефектные реснички могут вызывать множество заболеваний — от редких наследственных мальформаций костей до слепоты, мужского бесплодия, болезней почек и ожирения. Учёные знали, что эти органеллы деформируются из-за проблем со сборкой, требующей переноса огромного количества белка тубулина, но не понимали механизма этого процесса.
Новое исследование клеточных биологов из Университета Джорджии впервые показало механизм транспорта тубулина и его сборки в ресничках, включая прямую видеозапись процесса. Работа опубликована в Journal of Cell Biology.
Метод исследования
Междисциплинарная команда использовала микроскопию полного внутреннего отражения (TIRF) для анализа движущихся белковых частиц внутри ресничек зелёной водоросли Chlamydomonas reinhardtii — стандартной модели для изучения ресничек.
Учёные использовали естественное поведение организма: он прикрепляется ресничками к гладкой поверхности (покровному стеклу микроскопа). Это помещает реснички в зону досягаемости TIRF-микроскопа (~200 нм), позволяя визуализировать отдельные белки во время их движения.
Ключевое открытие
«Тубулин транспортируется процессом, который мы называем внутрижгутиковым транспортом (IFT), — сказал соавтор Карл Лектрек. — Хотя в этой области давно существовали косвенные доказательства, мы впервые напрямую, с помощью визуализации в реальном времени, показали, что IFT действительно функционирует как насос для тубулина».
Для сборки одной реснички требуется транспортировка около 400 000 димеров тубулина за 60 минут. Наблюдение за движением тубулина позволило впервые понять, как регулируется этот транспорт для обеспечения правильного размера ресничек.
Значение для медицины
Поскольку всё больше заболеваний связывают с дефектами ресничек (ожирение, диабет), это фундаментальное открытие имеет широкие перспективы для медицины. Модельные организмы, такие как Chlamydomonas, позволяют инициировать образование ресничек экспериментально и анализировать белковый трафик во время их сборки.