Учёные нашли недостающий ингредиент для «запуска фейерверка жизни»

Исследователи из Принстонского университета разрешили давний спор, определив, как именно в организме образуются микротрубочки — структурные элементы цитоскелета клетки. Используя новую методику визуализации, команда Сабины Петри показала, что белок XMAP215, ранее известный лишь как фактор роста микротрубочек, необходим для создания их «затравки» (нуклеации). Работа опубликована в майском номере журнала Nature Cell Biology.

Ключевое открытие

• Исследование доказывает, что для образования микротрубочек в клетке необходимо сотрудничество двух молекул: XMAP215 и крупного белкового комплекса кольцевой формы — γ-тубулинового кольцевого комплекса (γ-TuRC).
• В течение 30 лет считалось, что только γ-TuRC ответственен за нуклеацию микротрубочек. Однако в пробирке (in vitro) этот комплекс сам по себе создавал лишь горстку микротрубочек вместо тысяч, что указывало на наличие неизвестного активатора.
• Эксперименты показали, что ни один из белков по отдельности не может запустить образование микротрубочек. Без XMAP215 или без γ-TuRC не формируется ни одной микротрубочки.

Методология

Для наблюдения за процессом была адаптирована методика микроскопии полного внутреннего отражения (TIRF). Вместо подсветки всего образца она позволяет визуализировать только слой толщиной 100 нанометров, что резко повышает соотношение сигнал/шум и даёт возможность в реальном времени увидеть рождение и рост отдельных микротрубочек.

Серендипное открытие

Изначально целью было изучить, как XMAP215 контролирует рост микротрубочек. Однако при добавлении этого белка к γ-TuRC исследователи наблюдали не удлинение, а взрывное образование множества новых микротрубочек. Это стало ключом к разгадке 30-летней тайны недостаточной активности γ-TuRC in vitro.

Значение

Микротрубочки — это «скелет» клетки, определяющий её форму и служащий «трассой» для моторных белков. Понимание механизма их образования фундаментально для клеточной биологии. Как отметила Ева Ногейлес, не участвовавшая в исследовании, работа Петри и коллег даёт ответ на критическую загадку в понимании регуляции микротрубочек в клетке.