Исследования раскрывают детали коррекции ошибок при делении клеток

Клеточные биологи под руководством Томаса Марески из Университета Массачусетса в Амхерсте, в сотрудничестве с другими учеными, сообщают о прогрессе в понимании механизма коррекции ошибок, который помогает клеткам обнаруживать и исправлять ошибки деления достаточно рано, чтобы предотвратить неправильное расхождение хромосом и анеуплоидию — наличие слишком большого или слишком малого числа хромосом.

Считается, что анеуплоидия способствует опухолеобразованию и эволюции опухолей в соматических (неполовых) клетках, а в половых клетках вызывает генетические нарушения, такие как синдром Дауна.

Мареска отмечает, что статья его группы в текущем выпуске Current Biology, а также сопровождающая статья Майкла Лампсона и его коллег из Университета Пенсильвании в том же выпуске, впервые проясняют роль фермента под названием киназа Aurora A (AAK) в процессе коррекции ошибок и обнаруживают решающее значение положения хромосомы в веретене деления для успеха деления.

Когда клетка готовится к делению, она проходит несколько этапов, чтобы обеспечить точное расхождение каждой реплицированной хромосомы. Структуры, такие как митотическое веретено с его высокодинамичными микротрубочками и кинетохоры, формируются для поддержки этого процесса.

Кинетохор — это крупная белковая структура, взаимодействующая с микротрубочками. Каждая реплицированная хромосома выстраивается в конфигурации, называемой биориентацией, перед тем как веретено переместит копии к противоположным полюсам клетки.

Однако процесс не идеален. Бывают случаи, когда кинетохоры взаимодействуют с микротрубочками, направленными к одному и тому же полюсу, а не к противоположным. Если бы они оставались в таком положении, это привело бы к анеуплоидии. Раковые клетки часто сильно анеуплоидны.

Когда клетки совершают ошибку, процесс коррекции разрывает связь микротрубочек с кинетохором и начинается заново. Наиболее изученным регулятором этого процесса была киназа Aurora B (ABK), которая фосфорилирует (химически модифицирует) белки кинетохора, заставляя их отпускать микротрубочки.

Мареска, Лампсон и их коллеги изучили близкого родственника ABK — AAK, который в высокой концентрации находится на полюсах веретена, но его роль была неясна. Исследователи обнаружили, что активность AAK способствует локальной дестабилизации взаимодействий между кинетохором и микротрубочками веретена.

Ученые обнаружили свидетельства существования градиента фосфорилирования AAK вокруг полюсов веретена. Эта активность локально фосфорилировала белки кинетохора таким образом, что снижала их сродство к микротрубочкам.

Эта работа была выполнена на клетках Drosophila, но в сотрудничестве с лабораторией Даниэлы Чимини из Вирджинского политехнического института было обнаружено, что те же процессы сохраняются и в клетках млекопитающих. Другой соавтор, Джули Уэлберн из Центра клеточной биологии Wellcome Trust в Эдинбурге, предоставила доказательства работы того же процесса в культуре клеток человека.

В комментарии в журнале наблюдатели отмечают, что работа Марески и его коллег «раскрывает, что Aurora A и Aurora B используют общий субстрат для коррекции неправильных присоединений микротрубочек». Кроме того, работа «убедительно идентифицирует наличие опосредованного Aurora A механизма коррекции ошибок, основанного на дестабилизации присоединений микротрубочек вблизи полюсов веретена».