Мутации – ключ к пониманию процессов клеточного деления
05.12.2007
4713
0
47130
Клеточное деление – фундаментальная проблема современной биологии, о которой до сих пор известно весьма немного. Исследовательница из Арканзасского Университета (University of Arkansas) (США) Инесс Пинто (Inés Pinto) разработала подход, позволяющий изучить некоторые аспекты этого сложного процесса.
Клеточное деление (митоз). На флуоресцентной фотографии показаны 6 стадий митоза. Слева направо: интерфаза (удвоение числа хромосом), профаза (формирование веретена деления и разрушение ядерной мембраны), метафаза (хромосомы выстраиваются на экваторе клетки), анафаза (расхождение хромосом при помощи микротрубочек веретена деления), телофаза (завершение деления клетки, расхождение дочерних клеток).
Инесс занимается изучением хроматина – структуры, состоящей из ДНК и белков – гистонов, необходимых для нормальной репликации хромосом и распределения их между дочерними клетками. Такая форма клеточного деления характерна для большинства организмов от дрожжей до млекопитающих.
«Каждый раз, когда клетка делится, она должна реплицировать всю генетическую информацию, содержащуюся в ее ядре, это очевидно. Однако сам процесс дублирования генетической информации остается для нас загадкой и таит в себе немало неожиданного», говорит исследовательница. Она занимается процессом сегрегации (разделения) хромосом в клетках обычных пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae), которые характеризуются способностью к быстрому делению, неприхотливы в культивировании, а также обладают хорошо изученным геномом. Эти одноклеточные организмы служат моделью для объяснения процесса деления клеток млекопитающих, в том числе человека.
«Нам известно, что этот процесс весьма консервативен, но между разными организмами все же существует немало различий», считает Инесс. По этой причине она ограничила область своих научных интересов гистонами, которые практически идентичны для дрожжей и млекопитающих. Молекулярный комплекс, состоящий из гистонов, служит основой, вокруг которой закручивается двуцепочечная молекула ДНК, формируя хромосому (этот процесс иначе называется компактизацией).
ДНК и гистоны. Изображение: National Library of Medicine
Пинто и ее коллеги показали, что замена одной аминокислоты в одном из белков гистонового комплекса приводит к тому, что хромосомы неправильно присоединяются к микротрубочкам веретена деления, что приводит к их неверному расхождению между дочерними клетками. Однако эта мутация может быть компенсирована другой мутацией в том же белковом комплексе.
Делящаяся яйцеклетка морского ежа в профазе митоза. Компактизованные хромосомы (окрашены синим) выстроились на экваторе клетки, присоединившись к микротрубочкам веретена деления (окрашены зеленым), которые осуществляют равное расхождение хромосом между дочерними клетками. На полюсах веретена деления находятся т.н. центриоли. Фотография сделана при помощи лазерного сканирующего микроскопа.
«Создавая искусственно подобные мутации, мы можем выяснить, каким образом взаимодействуют белки внутри гистонового комплекса в процессе деления клетки», утверждает Инесс. Ее сегодняшняя работа направлена на изучение различных модификаций гистонов. В процессе деления эти белки модифицируются посредством добавления или отнятия от них специфических химических групп, служащих молекулярными сигналами на поверхности хромосомы. Эти сигналы формируют на хромосомах участки, которые выполняют различные функции, связываясь с различными внутриклеточными факторами.
На данный момент неизвестно, что означают те или иные молекулярные сигналы, однако исследователи могут теперь манипулировать ими и определить, какие из модификаций необходимы для нормального клеточного деления.
«Это похоже на головоломку, в которой не хватает некоторых составных частей», говорит исследовательница, «невозможно выключить один из сигналов и с точностью предсказать все последствия. Мы стремимся к пониманию того, каким образом происходит передача наследственного материала от материнской клетки к дочерним».
По материалам:
University of Arkansas
В оформлении использованы иллюстрации SciencePhotoLibrary
Статьи по этой тематике:
Полчаса митоза
Клеточное деление (митоз). На флуоресцентной фотографии показаны 6 стадий митоза. Слева направо: интерфаза (удвоение числа хромосом), профаза (формирование веретена деления и разрушение ядерной мембраны), метафаза (хромосомы выстраиваются на экваторе клетки), анафаза (расхождение хромосом при помощи микротрубочек веретена деления), телофаза (завершение деления клетки, расхождение дочерних клеток).
Инесс занимается изучением хроматина – структуры, состоящей из ДНК и белков – гистонов, необходимых для нормальной репликации хромосом и распределения их между дочерними клетками. Такая форма клеточного деления характерна для большинства организмов от дрожжей до млекопитающих.
«Каждый раз, когда клетка делится, она должна реплицировать всю генетическую информацию, содержащуюся в ее ядре, это очевидно. Однако сам процесс дублирования генетической информации остается для нас загадкой и таит в себе немало неожиданного», говорит исследовательница. Она занимается процессом сегрегации (разделения) хромосом в клетках обычных пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae), которые характеризуются способностью к быстрому делению, неприхотливы в культивировании, а также обладают хорошо изученным геномом. Эти одноклеточные организмы служат моделью для объяснения процесса деления клеток млекопитающих, в том числе человека.
«Нам известно, что этот процесс весьма консервативен, но между разными организмами все же существует немало различий», считает Инесс. По этой причине она ограничила область своих научных интересов гистонами, которые практически идентичны для дрожжей и млекопитающих. Молекулярный комплекс, состоящий из гистонов, служит основой, вокруг которой закручивается двуцепочечная молекула ДНК, формируя хромосому (этот процесс иначе называется компактизацией).
ДНК и гистоны. Изображение: National Library of Medicine
Пинто и ее коллеги показали, что замена одной аминокислоты в одном из белков гистонового комплекса приводит к тому, что хромосомы неправильно присоединяются к микротрубочкам веретена деления, что приводит к их неверному расхождению между дочерними клетками. Однако эта мутация может быть компенсирована другой мутацией в том же белковом комплексе.
Делящаяся яйцеклетка морского ежа в профазе митоза. Компактизованные хромосомы (окрашены синим) выстроились на экваторе клетки, присоединившись к микротрубочкам веретена деления (окрашены зеленым), которые осуществляют равное расхождение хромосом между дочерними клетками. На полюсах веретена деления находятся т.н. центриоли. Фотография сделана при помощи лазерного сканирующего микроскопа.
«Создавая искусственно подобные мутации, мы можем выяснить, каким образом взаимодействуют белки внутри гистонового комплекса в процессе деления клетки», утверждает Инесс. Ее сегодняшняя работа направлена на изучение различных модификаций гистонов. В процессе деления эти белки модифицируются посредством добавления или отнятия от них специфических химических групп, служащих молекулярными сигналами на поверхности хромосомы. Эти сигналы формируют на хромосомах участки, которые выполняют различные функции, связываясь с различными внутриклеточными факторами.
На данный момент неизвестно, что означают те или иные молекулярные сигналы, однако исследователи могут теперь манипулировать ими и определить, какие из модификаций необходимы для нормального клеточного деления.
«Это похоже на головоломку, в которой не хватает некоторых составных частей», говорит исследовательница, «невозможно выключить один из сигналов и с точностью предсказать все последствия. Мы стремимся к пониманию того, каким образом происходит передача наследственного материала от материнской клетки к дочерним».
По материалам:
University of Arkansas
В оформлении использованы иллюстрации SciencePhotoLibrary
Статьи по этой тематике:
Полчаса митоза
Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Последние комментарии
