Раскрыта тайна роста микротрубочек: сложный танец белков Kip2 и Bik1
В междисциплинарном исследовании, опубликованном в Journal of Cell Biology, группа Барраля (D-BIOL/IBC) совместно с группами Штайнмеца (PSI) и Штеллинга (D-BSSE) пролила свет на то, как моторный домен кинезинового белка Kip2 совместно с белком Bik1, связывающимся с плюс-концом микротрубочек, выполняет дополнительную функцию полимеразы микротрубочек.
Кинезины — это моторные белки, зависимые от микротрубочек, наиболее известные своей ролью в транспорте грузов. Новые данные меняют наше понимание того, как некоторые из этих моторных белков могут также контролировать организацию цитоскелета микротрубочек.
Авторы показывают, как цитоплазматический кинезин Kip2 способствует росту и стабилизации микротрубочек. Ранее было показано, что клетки, лишённые гена KIP2, образуют более короткие и менее многочисленные астральные микротрубочки. Интересно, что стабилизирующая функция Kip2 in vivo зависит от присутствия цитоплазматического линкерного белка Bik1 — дрожжевого ортолога CLIP-170 у многоклеточных.
Новое исследование указывает, что две критические структурные особенности лежат в основе способности Kip2 стимулировать полимеризацию микротрубочек:
- Интерфейс взаимодействия в моторном домене, предназначенный для связывания свободного тубулина в дополнение к тельцу микротрубочки.
- Сайт связывания цитоплазматического линкерного белка Bik1 в его C-концевом хвосте.
Интерфейс для связывания свободного тубулина не участвует в подвижности Kip2 вдоль микротрубочек, но играет решающую роль в полимеризации. Сайт связывания для Bik1, с другой стороны, увеличивает время пребывания Kip2 на плюс-концах микротрубочек в живых клетках, что зависит от присутствия Bik1.
На основе полученных данных исследователи разработали модель того, как Kip2 способствует полимеризации микротрубочек in vivo. Они предполагают, что когда Kip2 достигает самого конца микротрубочки за счёт подвижной транслокации, его свободный моторный домен связывает свободные тубулины и способствует их включению в протофиламент. Другими словами, Kip2 может удлинять свой собственный путь под своими "ногами", как только достигает кончиков микротрубочек.
Хотя для подтверждения этой возможности потребуются более детальные механистические исследования, положение интерфейса связывания свободного тубулина в моторном домене предполагает, что доставка и высвобождение димеров тубулина на растущем конце микротрубочки управляются теми же механизмами, что и связывание/высвобождение тубулина на тельце во время движения, то есть зависят от АТФазного цикла Kip2. Эта идея согласуется с предыдущими наблюдениями, указывающими, что гидролиз АТФ необходим для способности Kip2 стимулировать рост микротрубочек.