Известно, что разделению хромосом способствует структура, называемая веретеном, каркас, состоящий из соединенных между собой волокнистых микротрубочек. Две копии каждой хромосомы (созданные путем репликации ДНК) прикрепляются к волокнам микротрубочек веретена, а затем раздвигаются на противоположные стороны делящейся клетки.
Таким образом, каждая из двух дочерних клеток получает одну полную копию генетического материала. Этот процесс требует, чтобы волокна микротрубочек были организованы в веретенообразную структуру. Помимо волокон микротрубочек, веретено также содержит другие плотно упакованные материалы, которые видны под электронным микроскопом. Эти плохо изученные материалы называются матрицей веретена и считаются важными для деления клеток.
Новая работа команды под руководством Исянь Чжэна из Карнеги сосредоточена на одном конкретном матричном белке веретена, называемом BuGZ. Результаты, опубликованные в Cell, показывают, что BuGZ поддерживает сборку матрикса веретена и микротрубочек.
Команда обнаружила, что в условиях сборки веретена многие копии белка BuGZ конденсируются вдоль волокон микротрубочек с образованием капель. Эта конденсация происходит потому, что молекулы белка BuGZ могут собираться друг с другом, и называется фазовым переходом. Во время митоза эти конденсированные капли BuGZ способствуют сборке матрикса веретена, который создает дополнительные волокна микротрубочек и связывает волокна вместе, тем самым способствуя сборке самого веретена.
Образование капель BuGZ является результатом эволюционно консервативного водоотталкивающего (или гидрофобного) сегмента BuGZ, который отвергает взаимодействие с окружающей клеточной жидкостью. Вместо этого белки BuGZ самоассоцируются в эти «направленные внутрь» формы капель. Команда обнаружила, что несколько других белков, обнаруженных в матрице веретена как у лягушек, так и у плодовых мушек, имеют сегменты, напоминающие водоотталкивающую часть BuGZ.
Они предполагают, что весь матрикс веретена может быть сформирован за счет самоассоциации гидрофобных сегментов этих белков. Это могло бы помочь объяснить, почему многие, казалось бы, неродственные белки составляют матрицу веретена, что было одной из центральных загадок процесса клеточного деления.
«Поскольку BuGZ эволюционно консервативен и обнаруживается как у позвоночных, так и у беспозвоночных, наши открытия должны открыть дверь для дальнейших исследований веретен и их матриц у самых разных организмов», — сказал Чжэн.