Delitev celic: Fizične sile, ki sodelujejo pri ustvarjanju mitotičnega vretena, se sondirajo: motorni protein kinesin-5 pomaga pri organiziranju filamentov vretena s potiskanjem ali upočasnjevanjem | 2020

Vsebina:

Anonim

V raziskavi, objavljeni 1. oktobra v Razvojna celica Znanstveniki na Univerzi Rockefeller razkrivajo nove poglede na mehanske sile, ki upravljajo elemente mitotične tvorbe vretena.

"Večino vpletenih beljakovin poznamo in imamo zelo dobro roko pri biologiji in genetiki," pravi prvi avtor Scott Forth, postdok v Laboratoriju za kemijo in biologijo celic, ki ga vodi Tarun Kapoor, ki je družina Pels. Profesor. "Ampak še ne vemo veliko o mehanski strani stvari, delitev celic pa je zelo mehaničen proces."

Raziskovalci so opisali, kako protein, imenovan kinesin-5, deluje kot nekakšen molekularni motor, ki pomaga organizirati mitotično vreteno. Njihovo delo bi lahko imelo medicinske posledice, saj bi boljše razumevanje delitve celic lahko vodilo do novih terapij raka, ki bi ovirale razmnoževanje tumorskih celic.

V mitotičnem vretenu je na tisoče mikrotubul, paličastih struktur s polariziranimi konicami, ki jih biologi označujejo kot "plus konci" in "minus konci". Ker mikrotubule obstajajo v velikem številu drug ob drugem, podobno vlakom, se naravno premikajo, premikajo in prekrivajo. Okoli središča vretena večinoma obstajajo v protiparalelni konfiguraciji, kjer konča njihova plus in minus v nasprotnih smereh; proti njenim polom prevladuje vzporedna konfiguracija, v kateri njihovi plus in minus konca usmerjata v isto smer.

Da bi se kromosomi ločili v dve nastajajoči celici, mora vreteno imeti bipolarno strukturo, zato morajo biti mikrotubule razvrščene tako, da se ujemajo z dolgo osjo vretena. To delo opravi kinesin-5, ki se lahko veže na dve prekrivajoči se mikrotubuli, ki ju povezujeta kot črto v črki H in ju usmerjata na ustrezne lokacije.

Za to študijo so raziskovalci podrobno pregledali fizične sile, ki jih generira motorni protein, saj pomaga organizirati mitotično vreteno.

Za razvrščanje lahko kinesin-5 poveže dve anti-vzporedni mikrotubuli, ju potiskata v nasprotni smeri, tako da se njuni minus konci odmakneta od središča vretena in proti polu vretena. Sila, ki jo izvaja kinesin-5 v tem procesu, še ni bila izmerjena.

Z osvetljevanjem laserske svetlobe na plastični krogi velikosti mikroskopa, ki je pritrjena na par mikrotubulov, povezanih z molekulami kinezina-5, je skupina sledila njihovi aktivnosti in ugotovila, da je ta sila funkcija mikrotubulskega prekrivanja - daljše je prekrivanje, večja sila. "To je način, s katerim celica lahko prilagodi količino sile, ki jo potrebuje, da bi zgradila lepo uravnoteženo strukturo vretena," pravi Forth.

Kinesin-5 lahko poveže tudi vzporedne mikrotubule in raziskovalci so ugotovili, da se v tem primeru obnaša drugače. Namesto da proizvaja potisno silo, ustvari odporno silo, ki lahko upočasni gibanje mikrotubul. In tu spet, da se sila poveča z dolžino prekrivanja med mikrotubulami.

"Verjamemo, da ima kinesin-5 zmožnost usklajevanja hitrosti mikrotubulov in preprečuje, da bi prehitro ali prepočasi hodili," pravi Forth in primerja beljakovino z menjalnikom v avtomobilu. "Pomaga koordinirati in uravnavati hitrost in lokacijo mikrotubulov v vretenu." Ker mnoge molekule kinesin-5 delujejo skupaj, usmerjajo mikrotubule, postanejo vodilna sila tvorjenja vretena.

"To delo predstavlja pomemben napredek v naših prizadevanjih za izgradnjo dinamičnega vretenskega aparata iz prečiščenih beljakovin," pravi Kapoor, višji avtor. "Pomaga tudi razkriti, kako nanometrske beljakovine sodelujejo pri sestavljanju kompleksnih celičnih struktur, ki so tisočkrat večje od njih samih."