Как построить лучшую железную дорогу — в (почти) каждой клетке вашего тела

Новое исследование Уорикского университета показывает, как микроскопическая «железнодорожная» система в наших клетках может оптимизировать свою структуру, чтобы лучше соответствовать потребностям организма.

Работа была проведена профессором Робертом Кроссом, директором Центра механохимической клеточной биологии Уорикской медицинской школы. Его команда изучала, как строятся «железнодорожные пути» внутри клеток — микротрубочки.

Почти каждая клетка нашего тела содержит «железнодорожную» сеть — систему крошечных путей, называемых микротрубочками, которые связывают важные направления внутри клетки. Команда профессора Кросса обнаружила, что эта система может регулировать свою собственную стабильность в зависимости от того, используется она или нет.

Как работает система

Профессор Кросс объясняет: «Микротрубочные пути клеточной железной дороги невообразимо малы — всего 25 нанометров в поперечнике. Они так же важны для хорошо функционирующей клетки, как и полноразмерная железная дорога для страны».

Ключевой механизм: микротрубочки могут «проверять», полезны ли они, отслеживая, контактируют ли они с крошечными «двигателями» — кинезинами. Если контакт есть, пути остаются стабильными на месте. Если нет — они разбираются, и их материал может быть переработан для строительства новых, более полезных путей в других частях клетки.

Научное открытие

Исследование, опубликованное 12 марта 2018 года в Nature Nanotechnology под названием «Kinesin expands and stabilizes the GDP-microtubule lattice», показывает, что при контакте кинезинов с микротрубочками структура последних subtly меняется. Это вызывает очень небольшое удлинение (на 1.6%), которое стабилизирует путь, увеличивая его время жизни в 200 раз.

Открытие было сделано с помощью специально созданного микроскопа Warwick Open Source Microscope.

Значение для медицины

Понимание того, как стабилизируются и дестабилизируются микротрубочки, может пролить новый свет на механизмы ряда заболеваний:

• Болезнь Альцгеймера связана с аномалиями в функции микротрубочек.
• Раковая терапия: микротрубочки являются ключевой мишенью для таких противораковых препаратов, как Таксол. Однако до сих пор плохо понятно, как именно Таксол стабилизирует микротрубочки в клетках.

Профессор Кросс добавляет: «Наша работа показывает, что кинезиновые «двигатели» стабилизируют микротрубочки способом, похожим на действие Таксола. Нам нужно понять как можно больше о стабилизации и дестабилизации микротрубочек, чтобы проложить и осветить путь к улучшенным методам терапии».