Биологи из Рурского университета Бохума и Университета Георга Августа в Геттингене получили новое представление о конкретных ферментах, влияющих на специализацию грибковых клеток. Анализируя микроскопический грибок Sordaria macrospora, они продемонстрировали, что фермент KIN3 связывает различные клеточные сигнальные пути, участвующие в процессах развития. Таким образом, это имеет решающее значение для полового жизненного цикла гриба.
Коллектив, возглавляемый д-ром Дарьей Радченко и профессором Ульрихом Кюком с кафедры общей и молекулярной ботаники, опубликовал отчет о своем исследовании в журнале «Генетика»; он фигурирует на обложке сентябрьского выпуска 2018 года.
Сходства между грибами и животными
KIN3 представляет собой так называемую киназу зародышевого центра; эта группа ферментов встречается у всех организмов с клеточным ядром. Киназы контролируют важные процессы развития, такие как рост и дифференцировка клеток. «Киназы разных живых организмов, например животных и грибов, обладают схожими структурными и функциональными свойствами, - говорит Дарья Радченко. «Следовательно, анализ простых микробных организмов также дает представление о соответствующих белках у млекопитающих».
Мутанты были бесплодны
В своей кандидатской диссертации Радченко проанализировала различные процессы, приводящие к специализации клеток при развитии аскомицета Sordaria macrospora. Создав мутанты грибка, неспособные образовывать фермент KIN3, она продемонстрировала, что KIN3 играет жизненно важную роль в половом развитии организма. Мутанты, лишенные фермента, остаются стерильными.
В последующих исследованиях с несколькими мутантами выяснилось, что KIN3 связывает несколько сигнальных каскадов, необходимых для процессов развития всех живых организмов, с клеточным ядром. В экспериментах с использованием флуоресцентной микроскопии исследователи обнаружили, что структура клеток у этих мутантов резко изменилась; они не могли образовывать поперечные стены. Это привело к многочисленным нарушениям развития.
Выводы по млекопитающим
Координированное развитие организмов требует правильного временного и пространственного распределения сигнальных молекул в клетке. У мутантов, у которых отсутствует KIN3, как заключают авторы исследования, правильное распределение оказывается нарушенным; это приводит к порокам развития организма.
«Вообще говоря, эти научные открытия могут быть использованы для выводов о клеточных процессах у млекопитающих, у которых потеря соответствующего фермента приводит к нарушениям развития нервной системы, лейкемии или карциномам», - говорит Ульрих Кюк.«Предоставив понимание механистических принципов этих расстройств, наши данные могут быть использованы для разработки новых терапевтических подходов».