Расшифровка «дорожного кода» наших клеток: команда определила ключевой механизм регуляции микротрубочек

Рак, дегенеративные заболевания: в основе многих состояний лежит нарушение регуляции внутренних путей коммуникации наших клеток. Микротрубочки — микроскопические белковые нити — играют решающую роль в контроле этих обменов. Однако их механизмы остаются малоизученными.

Команда из Женевского университета (UNIGE) определила новый механизм, включающий два белка, который управляет их ростом. Это открытие открывает беспрецедентные перспективы для разработки новых методов лечения, способных действовать в самом сердце клеток. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Как городу нужны разветвленные транспортные сети для обмена и развития, так и клеткам нужны внутренние микроскопические «дороги» для снабжения, роста и деления. Эти «дороги» называются «микротрубочками». Это длинные белковые нити, образующие каркас клетки. Проблемы с их регуляцией могут вызывать такие заболевания, как рак и нейродегенеративные расстройства.

Понимание того, как они работают — и в частности, механизмов, контролирующих и регулирующих их рост — поэтому крайне важно. Хотя за последние сорок лет в этой области были достигнуты значительные успехи, сложность этой системы продолжает требовать интенсивных исследований.

Два ключевых белка

Недавняя работа Шарлотт Омейер, доцента кафедры биохимии факультета естественных наук UNIGE, дает новое представление о функционировании микротрубочки. Она показывает, как два специфических белка, CLIP-170 и EB3, подвергаются разделению жидких фаз на кончике микротрубочки во время ее роста. Другими словами, эти два белка отделяются от жидкой клеточной среды, образуя вторую жидкую фазу на кончике микротрубочки, подобно капле масла в воде.

Микротрубочки — это динамические структуры, которые постоянно строятся и разбираются. «Это явление разделения фаз на уровне микротрубочки увеличивает концентрацию белков, включая тубулин, и значительно стимулирует скорость роста микротрубочек, одновременно уменьшая события деполимеризации, то есть события распада микротрубочек», — объясняет Шарлотт Омейер, последний автор исследования. Таким образом, этот механизм, по-видимому, очень конкретно контролирует динамику клеточных микротрубочек.

Совместное действие

Джули Миш, аспирант лаборатории Шарлотт Омейер и первый автор исследования, объясняет, что «синергия между CLIP-170 и EB3 обеспечивает регуляцию роста микротрубочек благодаря механизму разделения жидких фаз». Взятый по отдельности, CLIP-170 не взаимодействует с тубулином. Что касается EB3, то хотя он способен взаимодействовать с тубулином, он образует лишь крошечные агрегаты на поверхности. Сочетание этих двух белков позволяет локально регулировать скорость роста микротрубочек.

Роль этих двух белков наблюдалась с помощью измерений in vitro, а затем in cellulo с использованием комбинации двух методов: микроскопии полного внутреннего отражения флуоресценции и конфокальной микроскопии высокой пропускной способности, доступных в UNIGE в рамках платформы ACCESS GENEVA.

Эти результаты подчеркивают новый уровень регуляции в контроле динамики микротрубочек. Это открывает возможность появления новых мишеней для разработки новых противораковых терапий. Этот прорыв обещает еще больше расширить наше понимание и способность действовать в самом сердце клеточных процессов.