Исследователям из США удалось в лабораторных условиях воспроизвести часть клетки, известную как митотическое веретено (mitotic spindle) для того, чтобы лучше понять ее роль в делении клеток.

Если в работе митотического веретена наблюдаются ошибки, они могут приводить к смерти клетки, развитию синдрома Дауна или рака.

Рис. 1. Митотическое веретено контролирует движение хромосом в клетке (рисунок из Integr. Biol., 2011, DOI: 10.1039/c0ib00065e).

Исследователи из группы Уильяма Хэнкока (William Hancock) из Университета Пенсильвании воссоздали этап процесса, известного под названием митоз (деление ядра соматических клеток эукариотов с сохранением числа хромосом) с помощью искусственного митотического веретена. Митотическое веретено, состоящее из микроканальцев, контролирует перемещение хромосом в процессе митоза, играя важную роль в их миграции к противоположным концам делящейся клетки.

Хэнкок отмечает, что выполненная в его группе работа является первым примером in vitro-организации микроканальцев в моделирующей клетку среде, позволяющей не только добиться соблюдения правильной полярности филаментов, но и способствующей их иммобилизации в устройстве для проведения экспериментов.

Микроканальцы митотического веретена являются полимерами белка тубулина. Будучи полярными, микроканальцы могут самоорганизовываться, формируя в делящихся клетках структуры с достаточно сложной геометрией. Ключевым элементом митотического веретена являются два «полюса» веретена, отвечающие за ориентацию микроканальцев и активность белков внутри канальцев.

Для получения искусственного митотического веретена в группе Хэнкока были разработаны микроскопические электроды, на которые нанесли белки, связывающиеся со специфическим фрагментом микроканальцев. Затем с помощью электрофореза и полимеризации дополнительных фрагментов тубулина исследователям удалось добиться направленного роста микроканальцев.

Механизм, в соответствии с которым при делении клетки хромосомы разделяются, до конца не определен. Специалисты по цитологии прилагают значительные усилия, пытаясь определить – какие белки отвечают за процесс митоза и каким образом это происходит. Делящаяся клетка представляет собой сложную систему и зачастую сложно определить, какую функцию выполняет та или иная молекула в процессах, протекающих в живой клетке.

Генри Гесс (Henry Hess), специалист по биомолекулярной инженерии из Университета Колумбии, отмечает, что работа Хэнкока может стать основой для будущего исследования таких сложных внутриклеточных процессов, как, например, осцилляция хромосом. Он добавляет, что работа Хэнкока представляет собой замечательный пример синтетической биологии, задача которой – искусственное воспроизведение сложных биологических систем.

По материалам: