Как построить лучшую железную дорогу в каждой клетке вашего тела
Изображение: University of Warwick
Новая работа Университета Уорвика показывает, как микроскопическая система «железных дорог» в наших клетках может оптимизировать свою структуру, чтобы лучше удовлетворить потребности органов.
Работу провел профессор Роберт Кросс, директор центра механохимической клеточной биологии в Медицинской школе Уорвик и руководитель лаборатории Кросс.
Его команда изучала, как строятся микротрубочки «железнодорожных путей» внутри клеток. Почти каждая клетка в нашем теле содержит «железнодорожную» сеть, систему крошечных дорожек, называемых микротрубочками, которые связывают важные пункты назначения внутри клетки. Команда профессора Кросса обнаружила, что система рельсов микротрубочек внутри ячеек может регулировать собственную стабильность в зависимости от того, используется ли она или нет.
«Трассы микротрубочек железной дороги почти невообразимо малы — всего 25 нанометров (нанометр составляет миллион миллиметров). Железная дорога так же важна для клетки, как настоящая полноразмерная железная дорога для страны. Для клеток и для стран проблема одна и та же — как лучше управлять железной дорогой? »
«Представьте себе, что треки реальной железной дороги могли бы спросить себя: «Что мне полезно?» — чтобы узнать это, они будут проверять, как часто двигался по ним железнодорожный состав.
«Оказывается, что железные дорожки микротрубочек внутри клеток могут делать именно это — они проверяют, находятся ли они в контакте с крошечными железнодорожными поездами (называемыми кинезинами). Если они есть, то они остаются стабильными на месте. Если они не появляются, мы думаем, это позволяет перерабатывать участки микротрубочек, чтобы строить новые и более полезные рельсы в другом месте в клетке».
В статье «Кинезин расширяет и стабилизирует решетку ВВП-микротрубочек», опубликованную в Nature Nanotechnology, показано, что когда кинезинские «железнодорожные составы» контактируют с рельсами их микротрубочек, те тонко меняют свою структуру, производя очень небольшое удлинение, которое стабилизирует рельс.
Используя изготовленный на заказ микроскоп, исследователи обнаружили, что 1,6%-ное увеличение длины микротрубочек, прикрепленных к кинезинам, увеличивает в 200 раз их продолжительности жизни.
Выявляя, как микротрубочки стабилизируются и дестабилизируются, команда надеется пролить новый свет наряд заболеваний человека (например, болезнь Альцгеймера), которая связана с аномалиями функции микротрубочек. Они также надеются, что их работа может в конечном итоге привести к улучшенной терапии рака, потому что «железная дорога» настолько важна (например, для деления клеток), так как ее трассы для микротрубочек являются ключевой мишенью для онкологических препаратов, таких как Таксол. Как таксол стабилизирует микротрубочки в клетках, остается плохо понятным.
Профессор Кросс добавил: «Наша новая работа показывает, что кинезиновые «железнодорожные двигатели» стабилизируют микротрубочки таксолоподобным способом. Нам нужно как можно больше понять, как можно стабилизировать и дестабилизировать микротрубочки, проложить и осветить дорогу к усовершенствованным методам лечения».
Больше информации: Daniel R. Peet et al, Kinesin expands and stabilizes the GDP-microtubule lattice, Nature Nanotechnology (2018). DOI: 10.1038/s41565-018-0084-4