Сотрудники университета Васэда (Япония) впервые напрямую наблюдали работу молекулярной машины — Xkid, играющей принципиально важную роль в обеспечении правильного расположения хромосом во время клеточного деления. Результаты проведённого исследования вносят значимый вклад в современные представления о транспорте вещества в биологических системах.

Предполагается, что данные, собранные японскими учёными, существенно поспособствуют выявлению молекулярных механизмов сегрегации хромосом — ключевого аспекта развития ряда заболеваний, включая онкологические болезни и врождённые дефекты.

В клетках молекулы Xkid локализованы внутри аппарата веретена деления — структуры необходимой для осуществления деления клеток, состоящей из скопления микротрубочек. Определение перемещений Xkid, происходящих в естественных условиях, называют ключом к пониманию механизмов сегрегации хромосом в ходе клеточного деления.

Хоть организм человека и образован множеством различных частей: мышцами, внутренними органами, головным мозгом и т.д. — развивается он из одной структуры — оплодотворённой яйцеклетки, которая претерпевает множество делений, образуя человеческую особь. На каждом этапе деления хромосомы должны быть точно сегрегированны — располагаться в образующихся клетках строго определённым образом. Хромосомы — это источник генетической информации. Неправильная сегрегация хромосом может приводить к развитию различных заболеваний, включая онкологические болезни.

Известно, что молекулярная машина Xkid принципиально важна для правильного расположения хромосом в клетке в ходе деления. Ранее функции Xkid были изучены in vitro. Тогда учёные использовали полученные из клеточных экстрактов очищенные белки Xkid, показав, что они определённым образом выстраиваются вдоль микротрубочек. Механизм поведения Xkid в интактном веретене деления требовал изучения. Веретено деления является строго организованной структурой, которая образуется из микротрубочек. Для того, чтобы расширить представления о сегрегации хромосом во время клеточного деления, необходимо выяснить то, как передвигается молекулярная машина Xkid в естественных условиях. Исследование, проведённое Японскими учёными, как раз и проливает свет на передвижение Xkid в интактном веретене деления.

От авторов исследования

Мы обнаружили, что Xkid передвигается на существенные расстояния (около 5 мкм; максимум 17 мкм) вдоль ориентированных определённым образом микротрубочек, двигаясь от одной микротрубочки к другой во время своего перемещения. Мы так же наблюдали движение Xkid преимущественно в направлении, соответствующем полярным областям микротрубочек, приводящее к накоплению Xkid на экваторе веретена деления. Это согласуется со сборкой и расположением хромосом около экватора веретена деления в метафазе.

Результаты нашего исследования впервые демонстрируют на молекулярном уровне роль Xkid в направлении хромосом к экватору веретена деления. Около полюсов веретена деления больше молекул Xkid двигаются в направлении экватора веретена деления (экваториальный тип движения), в то время как около экватора веретена деления все типы движения наблюдались с одинаковой частотой. Полярные области и длина микротрубочек были симметричными относительно экватора веретена деления и соответствовали преобладающему направлению перемещений Xkid.

Более подробное описание результатов проведённого исследования можно найти в журнале Nature. 

Источник: http://sci-lib.com/article1922.html