При асимметричном делении клетки две будущие клетки «разговаривают» друг с другом и разделяют свои роли: «Ты станешь этим, а я стану этим». Они обмениваются информацией через белки, которые несут сообщение.
Эти белки сами содержатся в крошечных пузырьках, называемых эндосомами. Эти эндосомы действуют как своего рода клеточная карта памяти: они несут ответственность за стимулирование специализации путем миграции в одну из двух дочерних клеток, где информация будет обработана и впоследствии передана сестринской клетке.
Таким образом, ключ к этой специализации заключается в способности эндосом перемещаться влево или вправо от материнской клетки, так что они присутствуют только у одной из двух дочерей. Но как они это делают?Чтобы проанализировать это явление, группа под руководством профессора Маркоса Гонсалеса-Гайтана (из отдела биохимии научного факультета UNIGE) исследовала волоски на спине мух, точнее на плодовых мушках (Drosophila). Эти волосы, по сути, являются органами чувств, состоящими из четырех клеток, которые способны воспринимать силу и направление ветра: это важно для полета.
Каждый волос — или сенсорный орган — происходит из одной клетки или SOP (предшественник сенсорного органа), который сначала асимметрично делится, производя две разные клетки, PIIA и PIIB. Каждая из этих клеток по очереди делится асимметрично, образуя четыре конечные клетки. Это идеальная установка для попытки понять, как и почему эндосомы перемещаются и делают возможным эти асимметричные деления.Без Сары ничего не получится!
Первый ключ к разгадке заключается в том, что белок Сара присутствует в эндосомах, что помогает им группироваться на одной стороне клетки. Когда мутантные мухи генетически модифицированы, они лишены гена Sara — и, соответственно, белка, который он производит, — SOP делятся симметрично, и волоски не образуются; Другими словами, у мух голая спина без волосков. На первом этапе исследования команда профессора Гонсалес-Гайтана смогла показать, что тот же процесс происходит в других типах клеток, таких как стволовые клетки кишечника и даже в нервной системе позвоночных, благодаря наблюдениям за рыбами.
Сара предоставляет важную информацию, которая решает, какая дочерняя клетка получит эндосомы. Однако это не объясняет, почему они собираются только в одной из двух дочерних клеток. Чтобы понять этот механизм, требовалось более подробное наблюдение. Микротрубочки внутри материнской клетки служат дорожками для транспортировки эндосом, управляемых молекулярным двигателем, называемым кинезином.
Следы поляризованы (это дороги с односторонним движением), и кинезин всегда движется в одном и том же направлении. Некоторые дорожки ведут влево, другие — вправо, и кинезин переходит от одного к другому, колеблясь в центре клетки в быстрой последовательности.
Поскольку существует больше дорожек, указывающих на одну клетку, в конце эндосомы с ключевым сообщением в них отправляются к правой клетке. Но в конце концов, эндосомы должны вырваться из ловушки, чтобы быть доставленными в клетку PIIA, которая и будет производить волосы. Как?На правильном пути
Чтобы выбраться из этой ловушки и позволить эндосомам собраться на правильной стороне, важно не только присутствие белка Сара, но также то, что он связан с молекулярным расширением, известным как фосфатная группа. Профессору Гонсалес-Гайтану и его команде удалось продемонстрировать ключевую роль этого явления. Известный как фосфорилирование, он действует как центральный переключатель, сигнализирующий о начале окончательной миграции эндосом, которые должны быть выпущены в нужную клетку. Без этого процесса информация не могла бы циркулировать между клетками, что предотвратило бы любую дифференциацию между двумя дочерними клетками … обрекая мух на вечное облысение!
Аномалии в том, как эти удивительные молекулярные явления функционируют в клетках, лежат в основе возникновения определенных раковых опухолей у людей.