Воссоздание деления клеток без самих клеток
Ученые из Гарвардской медицинской школы впервые создали клеточную систему, которая воспроизводит ключевой этап деления клеток — формирование борозды деления (цитокинез) — без использования живых клеток. Результаты опубликованы в журнале Science.
Проблема и подход
Ключевой вопрос цитокинеза — как клетка определяет место, где должна образоваться борозда для разделения на две дочерние клетки — оставался трудноизучаемым в живых клетках. Чтобы обойти эту сложность, исследователи создали бесклеточную систему.
Метод
- Основа системы: Внутреннее содержимое неоплодотворенных яйцеклеток лягушки Xenopus.
- Искусственные компоненты: В экстракт добавили искусственные центросомы, флуоресцентно меченые микротрубочки и актин.
- Модель мембраны: Ключевым элементом стала искусственная липидная бислойная мембрана на стекле, заменившая сложную клеточную мембрану.
Эта система позволила визуализировать процесс в увеличенном масштабе и легко манипулировать белками, что невозможно в целой клетке.
Ключевое открытие
Исследователи смогли наблюдать, как микротрубочки посылают сигналы к искусственной мембране. Этот сигнал стал виден только при включении в систему актина, который часто исключают из-за сложности работы с ним. Актин формирует кортекс — каркас под мембраной, необходимый для её деформации.
"Это не только сигнал микротрубочек к плазматической мембране, но и сигнал микротрубочек к актиновому кортексу", — пояснил аспирант Фуонг Нгуен.
Значение работы
- Фундаментальное: Система реконструирует цитокинез из отдельных компонентов (актин, микротрубочки, мембраны) и позволяет изучать их пространственную организацию.
- Медицинское: Понимание биологии деления клеток важно для изучения эмбрионального развития, обновления стволовых клеток и онкологических заболеваний.
"Мы действительно построили то, что происходит в клетке", — сказал профессор Тимоти Митчисон.