Механизм образования микротрубочек проливает свет на то, как клетки строят свой внутренний скелет
Две исследовательские группы — из Института биомедицинских исследований (IRB Barcelona) и Национального онкологического исследовательского центра (CNIO) — совершили прорыв в понимании того, как клетки генерируют микротрубочки, формирующие их внутренний цитоскелет.
Микротрубочки — это полые трубки, которые служат каркасом и транспортными путями внутри клетки. Их сборку в нужном месте и в нужное время контролирует комплекс γ-тубулинового кольца (γTuRC), действующий как шаблон. Однако в исходном состоянии γTuRC имеет асимметричную форму, плохо подходящую для этой роли.
Исследование, опубликованное в Developmental Cell, показывает, как белок CDK5RAP2 активирует γTuRC. Он связывается с пятью ключевыми сайтами на комплексе, помогая ему принять более симметричную, похожую на микротрубочку структуру, что позволяет эффективно запускать нуклеацию микротрубочек.
«Ключом к успеху этого проекта стала возможность реконструировать активацию нуклеатора микротрубочек γTuRC in vitro, что дало нам достаточное количество высококачественного материала для анализа методом крио-ЭМ», — отмечает доктор Йенс Людерс (IRB Barcelona).
Для визуализации этого механизма команда использовала крио-электронную микроскопию (крио-ЭМ). С её помощью удалось увидеть, как множественные копии CDK5RAP2 связываются с внешней стороной конусообразного γTuRC, запуская структурные изменения.
Исследование также показало, что при активации γTuRC часто высвобождает белок актин, присутствующий в неактивной структуре комплекса. Это высвобождение может быть важно для принятия функциональной формы.
«CDK5RAP2 похож на прораба, который следит, чтобы внутренний скелет клетки строился правильно. Этот процесс фундаментален для роста и деления клеток», — объясняют первые авторы исследования.
Теперь учёные исследуют, могут ли дефекты в активации γTuRC лежать в основе некоторых редких нейроразвивающих расстройств, вызванных мутациями в гене CDK5RAP2 и генах субъединиц γTuRC. Другой важный вопрос — существуют ли альтернативные механизмы активации этого комплекса.