Каждый день в нашем организме умирают миллиарды клеток, которые должны быть заменены вновь делящимися клетками. Деление клеток - это прекрасно организованный процесс, который включает в себя несколько важных этапов. В самом конце «клеточное отщепление» расщепляет мембрану и таким образом рождает две дочерние клетки. Абсциссию осуществляет белковый механизм под названием ESCRT-III. ESCRT-III состоит из множества субъединиц, образующих спиралевидные филаменты, которые сужают мембранную трубку, соединяющую дочерние клетки, до тех пор, пока она не расколется. Понимание функции ESCRT-III также интересно для многих других биологических процессов, поскольку этот механизм также отщипывает вирусы от мембраны клетки-хозяина и запечатывает отверстия в клеточных и ядерных мембранах.
Предыдущие модели предполагали, что ESCRT-III образует стабильные филаменты, которые сужают мембраны, изменяя их кривизну. Однако такой статический механизм будет отличаться от большинства других систем клеточных филаментов, таких как микротрубочки или актиновые филаменты, которые непрерывно переворачивают субъединицы по мере изменения их формы.
Международная исследовательская группа во главе с руководителем группы IMBA Даниэлем Герлихом и Орельеном Ру из Женевского университета впервые решила выяснить, подвергается ли ESCRT-III динамическому ремоделированию. Чтобы исследовать это, команда применила передовую микроскопию, чтобы визуализировать динамику субъединиц ESCRT, живущих в клетках человека. «Мы были очень рады обнаружить, что сборки ESCRT быстро меняют свои субъединицы, и что это организовано ферментом, называемым VPS4. Мы обнаружили, что этот динамический обмен удаляет субъединицы ESCRT-III, ингибирующие рост, и тем самым стимулирует добавление новых субъединиц. Это было удивительно, потому что ранее считалось, что VPS4 в основном разбирает нити ESCRT-III, но на самом деле он способствует росту», - объясняет Беата Мирзва, аспирант Венского биоцентра и первый автор исследования.
Чтобы изучить молекулярные детали реорганизации ESCRT-III, исследователи воспроизвели этот процесс в пробирке с использованием очищенных белков. Затем они использовали высокоскоростную атомно-силовую микроскопию для непосредственной визуализации динамически растущих и сжимающихся спиралевидных нитей. «Наши результаты дают новую модель того, как ESCRT-III может деформировать мембранные трубки на больших расстояниях, что было трудно представить в свете предыдущих моделей персистентных филаментов. Это будет актуально для многих других биологических процессов, связанных с механизмом ESCRT-III.. констатирует Даниэль Герлих.