Хромосомы движутся независимо от собственной клетки
Фермент, управляющий белковым скелетом клетки, делает это по-разному для внутриклеточных нужд и для передвижения всей клетки .
Мы можем ходить и бегать благодаря тому, что у нас есть мышцы и скелет. Но способность к движению есть не только у нас – даже одноклеточные организмы могут самостоятельно двигаться, да и наши собственные клетки, формирующие большое и сложно устроенное тело, могут переползать с места на место.
Более того, если бы клетки не умели двигаться, то никакого сложноорганизованного человека (или животного) просто не могло бы получиться – потому что во время эмбрионального развития зародышевые клетки постоянно мигрируют под действием химических сигналов, и без таких миграций ни органы, ни ткани не смогут сформироваться правильно. Кроме того, есть ещё постоянно путешествующие иммунные клетки, которые собираются в местах воспаления и/или инфекционного заражения.
Эмбриогенез и иммунная активность – не единственные примеры того, когда никак не обойтись без клеточной активности, и во всех таких случаях ведущую роль играет цитоскелет – система белковых нитей и трубочек, которые служат клеткам чем-то вроде костей. Два самых известных цитоскелетных белка – актин, формирующий актиновые нити-филаменты, и тубулин, формирующий микротрубочки. Оба создают динамический каркас, который постоянно «дышит»: трубочки и нити исчезают в одном месте, удлиняются в другом и т. д. Кроме актина с тубулином существуют и другие белки – например, миозин, который вместе с актином формирует сократительный аппарат мышечных клеток.
Но, кроме подвижности в окружающем пространстве, есть ещё и внутриклеточный транспорт: органеллы и крупные молекулярные комплексы передвигаются по цитоплазме клетки, используя цитоскелет как рельсы или шоссе. «Грузовыми вагонами» и «грузовыми автомобилями» тут выступают специальные белки динеины и кинезины. Само собой понятно, что у клетки должен быть довольно сложный аппарат управления грузоперевозками, и менеджерами здесь опять же выступают белки-ферменты, которые модифицируют молекулы цитоскелета и молекулы-перевозчики, тем самым меняя их активность.
Во всей полноте картину регуляции мы здесь пока ещё не вполне представляем, но исследования тут ведутся очень активно – так, недавно в одной из лабораторий НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского при МГУ удалось обнаружить протеинкиназу LOSK (Long Ste20-like Kinase – большая киназа, относящаяся к семейству ферментов под названием Ste20), кодируемую геном SLK. Все киназы способны управлять активностью других белков, присоединяя к ним фосфатную группу (то есть путём фосфорилирования). Новооткрытая же LOSK, как оказалось, влияет на структуру цитоскелета и на подвижность клетки.
Но, как было сказано выше, цитоскелет нужен не только для переползания с места на место, но и для внутриклеточных перемещений-перевозок. Может ли LOSK влиять и на то, и на другое? – может. Однако, как показали исследования Антона Буракова, доктора биологических наук, старшего научного сотрудника Института физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского, и Елены Надеждиной, доктора биологических наук, заведующей группой физиологии цитоскелета Института белка РАН, этими сферами клеточной жизни киназа LOSK управляет по-разному.
Когда речь идёт о подвижности всей клетки, киназа модифицирует один набор белков, а когда речь идёт о перестройках цитоскелета для внутриклеточных нужд, она модифицирует уже другие молекулы. В статье в журнале Cytoskeleton авторы пишут, что во втором случае LOSK действует через белок динактин, который, в свою очередь, влияет на активность «грузоперевозчика» динеина. В результате динеин начинает по-другому работать с центросомами – так называют особые клеточные структуры, организующие работу микротрубочек.
Важность результатов легко понять, если вспомнить, что от центросом зависит распределение генетического материала при клеточном делении. Хромосомы – это тот же груз, который нужно переместить в нужное место, и вот они расходятся к полюсам делящейся клетки с помощью всё тех же микротрубочек, которые тащат их к центросомам. Неполадки в работе цитоскелета могут привести к неправильному распределению хромосом, что, в свою очередь, может вызвать тяжёлые болезни, в том числе и онкологические. Известно, что в раковых клетках центросом не две, как полагается, а больше, что, очевидно, служит одной из причин сопутствующих заболеванию молекулярно-генетических беспорядков.
Раньше полагали, что направленное движение клеток напрямую зависит от архитектуры системы микротрубочек, и что всё, что влияет на неё, будет тесно связано со способностью клетки двигаться. Но, как оказалось, здесь на самом деле есть две цепочки независимых молекулярных реакций, хотя и ту, и другую запускает один и тот же фермент LOSK.
При онкозаболеваниях сейчас используют митостатики – препараты, нацеленные на микротрубочки; очевидно, новые данные могли бы добавить таким лекарствам эффективности и точности; кроме того, они пригодились бы и иммунологам, и травматологам, сталкивающимся с проблемой заживления ран и регенерации тканей, и тем, кто занимается эмбриональным развитием, и т. д.
Однако, по словам Антона Буракова, «применение <полученных> результатов в будущем в медицинской практике (разработка специфических ингибиторов подвижности для терапии онкозаболеваний или специфических стимуляторов подвижности для лечения заболеваний сосудов) зависит от соответствующей законодательной базы».
