Новые данные об организации цитоскелета половых клеток

Международная команда ученых во главе с доктором Кайоко Танака (Kayoko Tanaka) из Университета Лестершира (University of Leicester, Великобритания), смогла получить новые сведения об организации цитоскелета клетки и впервые увидеть изменение его строения в период формирования гамет – репродуктивных клеток. Полученные данные могут быть использованы при лечении больных, страдающих различными заболеваниями (в том числе синдрома Дауна, лиссэнцефалии (нарушения формирования коры больших полушарий головного мозга) и рака), вызванными нарушением регуляции таких элементов цитоскелета, как микротрубочки. Результаты исследования были опубликованы в журнале Current Biology.

Работа была посвящена изучению микротрубочек – белковых структур, входящих в состав цитоскелета, которые участвуют во многих клеточных процессах, включая митоз, цитокинез и везикулярный транспорт. В исследовании были задействованы мощные флуоресцентные и конфокальные микроскопы Университета Лестершира и электронные микроскопы Европейской Молекулярной Биологической Лаборатории Гейдельберга (European Molecular Biology Laboratory Heidelberg, EMBL, Германия). С их помощью доктор Танака и ее команда впервые смогли изучить строение микротрубочек у дрожжей в период образования гамет. Полученные данные можно перенести на высшие организмы, в том числе, человека.

Ученым впервые удалось увидеть точную структуру, принимаемую микротрубочками в процессе образования гамет, а также идентифицировать белок, ответственный за образование этой структуры. Кроме того, было установлено, что для завершения формирования гамет белок нуждается в регуляции, нарушение которой может привести к образованию гамет с неправильным числом хромосом. У людей эти изменения вызывают развитие таких заболеваний, как синдром Дауна, возникающий вследствие хромосомных аномалий.

«Микротрубочки привлекают большое внимание ученых, поскольку являются одной из основных структур клетки, управляющей ее двигательной активностью. Например, они играют важную роль в разделении хромосом во время формирования гамет. Когда клетки дифференцируются в гаметы, происходит реорганизация микротрубочек, чтобы помочь переходу клетки из одного состояния в другое. Известно, что мутации в белках, регулирующих движение микротрубочек, могут вызвать лиссэнцефалию. Более того, эмпирически было показано, что применение лекарственных препаратов, действие которых вызывает нарушение движения микротрубочек, эффективно при лечении больных онкологическими заболеваниями», - говорит доктор Танака.

По словам доктора Танака, ученые при сотрудничестве с исследовательской группой доктора Клода Энтони (Claude Antony) из EMBL (Гейдельберг, Германия), ведущего специалиста в области электронной микроскопии и томографии, смогли впервые с помощью электронно-магнитной томографии очень близко рассмотреть организацию микротрубочек у дрожжей, проходящих стадию репродуктивной дифференцировки.

Ученые обнаружили, что организация структуры под названием центр организации микротрубочек (ЦОМТ), на которой собираются микротрубочки, в период ранней дифференцировки репродуктивных клеток значительно отличается от хорошо известного строения ЦОМТ в пролиферирующих клетках. Исследователи назвали эту новую структуру лучевым центром организации микротрубочек (лЦОМТ).

При изучении белка под названием Hrs1/Mcp6, ответственного за образование структуры лЦОМТ, ученые сотрудничали с доктором Дунканом Смитом (Duncan Smith) из Института Онкологических Исследований Патерсона (Paterson Institute for Cancer Research, Великобритания), чтобы использовать при исследовании прибор для масс-спектрометрии.

С помощью клеточного биологического анализа, проведенного доктором Шиванти Самарасинге (Shivanthi Samarasinghe) из лаборатории доктора Танака, ученые установили, что динамическая реорганизация микротрубочек вызывает краткосрочное образование специализированной структуры – лЦОМТ, которая затем подвергается полной реорганизации, что обеспечивает плавный переход на следующую стадию развития клетки. По мнению доктора Танака, в связи с тем, что белок Hrs1/Mcp6, вероятно, имеет аналоги у млекопитающих, эта парадигма сборки тщательно контролируемых, недолговечных, специализированных структур для создания архитектуры микротрубочек сохраняется между видами.

По материалам University of Leicester

Оригинальная статья:
Charlotta Funaya, Shivanthi Samarasinghe, Sabine Pruggnaller, Midori Ohta, Yvonne Connolly, Jan Müller, Hiroshi Murakami, Agnes Grallert, Masayuki Yamamoto, Duncan Smith, Claude Antony, Kayoko Tanaka. Transient Structure Associated with the Spindle Pole Body Directs Meiotic Microtubule Reorganization in S. pombe. Current Biology, 2012; 22 (7): 562 DOI: 10.1016/j.cub.2012.02.042