Актиновые филаменты в ядре: как внешние сигналы структурируют ДНК
Актиновые филаменты — одни из самых распространённых белков в клетках млекопитающих. Они не только формируют цитоскелет, но и играют ключевую роль внутри клеточного ядра. Исследователи из Университета Фрайбурга показали, как рецепторы на плазматической мембране передают внешние сигналы к актину внутри ядра, заставляя его формировать нити.
В новом исследовании команда профессора Роберта Гроссе использовала физиологические мессенджеры, чтобы контролировать сборку и разборку актиновых филаментов в ядре, и определила сигнальные молекулы, управляющие этим процессом. Результаты опубликованы в Nature Communications.
"Ранее было неизвестно, как именно гормон или агент заставляет клетку запускать формирование филаментов в интактном клеточном ядре", — говорит Гроссе. Ещё в 2013 году он обнаружил, что актиновые нити образуются в ядре при воздействии на клетки компонентами сыворотки.
В ядре актин обычно присутствует в виде одиночного белка. Он формирует филаменты только при получении сигнала. Эти структуры, напоминающие двойную цепь бусин, создают точки крепления или пути для других компонентов ядра. Они придают структуру ДНК — например, определяя, насколько плотно упакованы хромосомы в форме хроматина. Это влияет на читаемость генетического материала.
"Мы видим общий механизм, показывающий, как внешние физиологические сигналы могут контролировать цитоскелет в ядре и реорганизовывать геном за очень короткое время", — объясняет Гроссе.
Исследователи изучили сигнальный путь, связанный с G-белковыми рецепторами (GPCR). Гормоны или сигнальные молекулы связываются с этими рецепторами на клеточной мембране, что запускает каскад реакций, приводящий к высвобождению кальция внутри клетки. Команда показала, что внутриклеточный кальций вызывает образование филаментов на внутренней мембране ядра.
В работе с помощью флуоресцентной микроскопии и методов генной инженерии учёные продемонстрировали, как актиновые филаменты появляются в ядре после связывания физиологических мессенджеров (таких как тромбин и LPA) с GPCR.
В рамках проекта в кластере передовых исследований CIBSS (Центр интегративных исследований биологической сигнализации) команда Гроссе продолжает изучать детальные процессы в ядре. "Мы хотим выяснить, как именно формирование филаментов влияет на читаемость генетического материала и какую роль в этом играет внутренняя мембрана ядра".