В недавно опубликованной статье в научном журнале Current Biology исследователи обнаружили, что регуляторный ген CNK2 присутствует в ресничках и контролирует длину этих волосоподобных выступов.Это открытие важно, потому что реснички или жгутики свисают со всех наших клеток.
Их способность продвигать одни клетки, такие как сперматозоиды, и разрешать молекулярную связь в других, например клеточные реакции на гормоны, определяет, как мы развиваемся из эмбрионов и как наши тела функционируют во взрослом возрасте.Когда реснички слишком короткие или слишком длинные, они вызывают различные наследственные заболевания и деформации человека, такие как слишком большое количество пальцев рук или ног, слепота и поликистоз почек, которым страдает каждый 600 человек.Куармби и ее докторант Лаура Хилтон — старший и ведущий авторы этой статьи соответственно — являются одними из немногих ученых во всем мире, которые изучают разборку ресничек в противоположность ассемблированию.Важнейшей частью жизненного цикла всех клеток является разборка их ресничек перед клеточным делением и сборка после него.
Ген LF4 является известным регулятором сборки, и до этого исследования ученые полагали, что скорость сборки контролирует конечную длину или усадку ресничек. Но Куармби и Хилтон обнаружили, что скорость разборки также важна, и что регуляторный ген CNK2 играет ключевую роль в ее контроле.
Подобно тому, как баланс между давлением воды и силой тяжести определяет высоту потока фонтана, баланс скорости сборки и разборки определяет длину ресничек. При одновременном росте и сокращении длина ресничек остается постоянной.Водоросли прудовой нечисти являются хорошими лабораторными моделями для анализа, потому что они быстро размножаются, а их клеточная структура и реснички очень похожи на нашу. Куармби и Хилтон годами возились с прудовой нечистотой и недавно начали изучать реснички водорослей с дефектными генами CNK2 и LF4.
Обнаружив, что реснички с одним из дефектных генов имеют ненормально большую длину, они создали клетку водоросли с четырьмя ресничками вместо двух нормальных, причем две из четырех спроектированы так, чтобы светиться зеленым.Вместе с двумя студентами SFU и студентом Университета Торонто Куармби и Хилтон наблюдали, как флуоресцентная зеленая метка начала появляться на кончике непомеченной пары ресничек.«Мы смогли выяснить, как мутации повлияли на сборку и разборку ресничек, измерив, насколько и как быстро зеленая флуоресценция появилась на кончике непомеченных ресничек», — объясняет Куармби.
«Мы поняли, что у нас есть что-то важное, когда увидели, что клетки, несущие мутации как в CNK2, так и в LF4, имеют чрезвычайно длинные реснички. Они не были похожи ни на что, что кто-либо когда-либо видел раньше.«Моя студентка Лаура провела этот эксперимент и наблюдала за нашими студентами-исследователями.
Это дало нам уникальное понимание потенциально ключевой роли, которую разборка ресничек играет в определении длины хвостов. Дальнейшие исследования помогут нам понять, как нарушение функции ресничек вызывает прогрессирование заболеваний».