Как стабильные микротрубочки образуются внутри клеток: роль белка CAMSAP3

Микротрубочки — полые цилиндрические структуры из белка тубулина — выполняют в эукариотических клетках опорную функцию, участвуют в подготовке к делению и миграции, а также служат «рельсами» для транспорта грузов моторными белками.

Их формирование похоже на сборку Lego-рельсов: «кирпичики»-тубулины постоянно присоединяются (полимеризация) и отсоединяются (деполимеризация), удлиняя или укорачивая «путь»-микротрубочку. Эти процессы регулируются белками, например, CAMSAP3, который стабилизирует микротрубочки. Исследование Ханджина Лю и Томохиро Шимы из Токийского университета объясняет механизм этой стабилизации.

Ключевой механизм: расширение структуры

Белок CAMSAP3 специфически связывается с одним из концов микротрубочки, предотвращая её деполимеризацию. В его структуре за стабилизацию отвечает область D2.

Учёные обнаружили, что D2 предпочтительно связывается с расширенной структурой микротрубочек, в которой расстояние между тубулинами больше, чем в обычных. Добавление избытка D2 вызывало расширение структуры микротрубочки и замедляло её деполимеризацию в 18 раз.

Таким образом, механизм стабилизации заключается в том, что D2-индуцированное расширение структуры микротрубочки ингибирует её распад.

Значение открытия

• CAMSAP3 участвует в межклеточных связях, развитии нейронов и раковых клеток через стабилизацию микротрубочек. Результаты работы дают ключ к пониманию регуляции этих процессов.
• Аномальный CAMSAP3 может вызывать заболевания, например, болезни почек и злокачественные опухоли. Исследование на молекулярном уровне может в будущем способствовать лучшему пониманию и лечению этих болезней.

Перспективы

Учёные планируют выяснить, как область D2 на атомном уровне различает расширенные и компактные микротрубочки. Это может позволить создать искусственный белок с повышенной избирательностью, который можно будет использовать в качестве противоракового препарата для стабилизации микротрубочек и остановки деления клеток.

Исследование опубликовано в журнале Life Science Alliance.