Физики установили, как микротрубочки развивают силы для распределения хромосом при клеточном делении

Ученые физического факультета МГУ создали компьютерную модель сборки-разборки микротрубочек и развития ими сил для перемещения хромосом во время клеточного деления. Результаты их расчетов на суперкомпьютере МГУ «Ломоносов-2» и структурные данные американских коллег из Университета Колорадо и Национального Института Здоровья (NIH) США опубликованы в журнале Nature Communications.

В работе исследовались механизмы работы микротрубочек – важнейших элементов внутреннего скелета клеток животных, растений и грибов. Микротрубочки состоят из димеров белка тубулина, формирующего цепочки – протофиламенты. Тринадцать протофиламентов связываются бок о бок, образуя цилиндр микротрубочки. Эти клеточные полимеры могут удлиняться путем присоединения новых белков тубулина со своих концов и укорачиваться, теряя субъединицы тубулина. Благодаря этому они выполняют множество функций, в том числе организуют внутреннее пространство клетки, а также находят хромосомы во время клеточного деления и распределяют генетический материал между дочерними клетками.

«Мы обнаружили, что при сборке микротрубочек протофиламенты на их концах имеют изогнутую форму. Это открытие заставило коренным образом пересмотреть классическую модель сборки микротрубочек. Но кроме этого нам удалось найти ответы и на ряд других вопросов: каким образом растущая и укорачивающаяся микротрубочка может развивать силы для перемещения хромосом во время деления клеток? Как приложенная к микротрубочке сила может регулировать процесс ее сборки и разборки? Как хромосома может длительное время оставаться закрепленной за растущий конец микротрубочки?» – рассказывает автор статьи Никита Гудимчук, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник физического факультета МГУ.

Полученные результаты имеют существенное значение как для фундаментального понимания регуляции микротрубочек и зависимых от них процессов в клетках, так и для медицины. Новый взгляд на механизмы, лежащие в основе этих процессов, позволит лучше понять, как происходит и регулируется клеточное деление в нормальных и раковых клетках.