Клетки человека на разных стадиях деления: слева – хромосомы, выстроившиеся на клеточном экваторе, в середине – расхождение хромосом, справа – хромосомы, разошедшиеся к полюсам деления. Хромосомная ДНК окрашена синим, микротрубочки – красным.
Белки на разбегающихся хромосомах помогают перестроить цитоскелетные укрепления, чтобы клетке было проще делиться.
Картинки с делящейся клеткой мы все помним из учебника биологии: ядерная оболочка исчезает, хромосомы выстраиваются на экваторе клетки, а потом разбегаются по противоположным полюсам – остаётся только перетянуть родительскую клетку надвое или построить клеточную стенку. Разбегание хромосом, как опять же написано в любом учебнике, происходит благодаря работе белковых микротрубочек, прикреплённых к специальным белковым комплексам на хромосомах – кинетохорам.
Однако, несмотря на то, что деление клеток изучили вдоль и поперёк, нам до сих пор открываются здесь волнующие детали, до сих пор неведомые. Долгое время думали, что хромосомы в делящейся клетке – просто пассивный груз, что они двигаются туда, куда их тащит сложный молекулярный аппарат микротрубочек веретена деления. Но это, как выяснили исследователи из Университета Монреаля и Университетского колледжа Лондона, не совсем так. Экспериментируя с клетками дрозофилы и человека, Базз Баум (Buzz Baum) вместе с коллегами Нелио Родригесом (Nelio T. L. Rodrigues), Сергеем Лекомцевым и др. выяснил, что хромосомы могут влиять на работу белковых «канатов», которые тащат их к полюсу клетки.
Как было сказано выше, микротрубочки-«канаты» держатся за кинетохор – специальный белковый комплекс на хромосоме. Среди белков кинетохора удалось найти фермент PP1–Sds22 (фосфатаза PP1 и её регуляторная субъединица Sds22), который действовал на белки цитоскелета, находящиеся рядом с клеточной мембраной у полюсов деления, то есть там, куда притягивались хромосомы. Полюса начинают тянуться в противоположные друг от друга стороны вскоре после того, как начинается расхождение хромосом.
Вытягивание полюсов дополнительно помогает разделить хромосомы и облегчает деление клетки. Но под клеточной мембраной находится цитоскелетная подложка, добавляющая мембране прочности и упругости. Чтобы полюса начали расходиться, цитоскелетные «крепежи» нужно ослабить. Именно этим и занимается вышеупомянутый фермент, сидящий на хромосомах – он начинает работать после того, как хромосомы начали двигаться к полюсам.
В статье в Nature авторы пишут, что «размягчение» полюсов не зависело ни от работы микротрубочек, ни от формирования борозды деления (которая проходит по экватору и делит клетку надвое). Иными словами, хромосомы сами помогают клетке поделиться. То, что такой механизм работает и в клетках дрозофилы, и в клетках человека, говорит о его универсальном характере, свойственном клеточному делению как таковому. Хотя у некоторых клеток (как, например, у стволовых, делящихся сильно несимметрично) он может и отличаться от обычной схемы. И, разумеется, было бы интересно узнать, как он работает в раковых клетках, чья самая главная и самая неприятная особенность состоит в бесконтрольном, неукротимом делении.
