Деление клеток лежит в основе всей жизни. Даже малейшие ошибки в этом сложном процессе могут привести к таким серьезным заболеваниям, как рак. Определенные белки должны включаться или выключаться в определенное время, чтобы все шло по плану. Биофизикам и медицинским биохимикам из Университета Мартина Лютера Галле-Виттенберг (MLU) удалось описать основной механизм этого процесса. Они выяснили, как различные сигнальные пути в клетке изменяют структуру белков, тем самым направляя цикл клеточного деления в правильном направлении в нужное время. Исследователи представляют свои выводы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Клеточный цикл - чрезвычайно сложный и четко определенный процесс. «Родительская клетка должна удвоить свои существующие компоненты, а затем разделить на дочерние клетки. Чтобы сделать это, многочисленные гены должны включаться и выключаться в строго определенное время», - говорит биофизик профессор Йохен Бальбах из MLU. Клеточный цикл подразделяется на несколько фаз. Они контролируются так называемыми белками-ингибиторами, также называемыми ингибиторами CDK. Подобно красному сигналу светофора, эти белки блокируют переход к следующей фазе до тех пор, пока клетка не подаст соответствующий стартовый сигнал. Сигнал к началу следующей фазы клеточного цикла исходит от особой группы ферментов - киназ. «Ранее мы знали только, что киназы передают сигнал, добавляя фосфатную группу к ингибиторам CDK. Однако не было известно, какие киназы это делают и какой молекулярный механизм лежит в основе этого», - продолжает Бальбах.
Совместно с рабочей группой под руководством профессора Мехтильд Хатцфельд из секции патобиохимии медицинского факультета MLU исследователи впервые смогли описать этот сигнальный путь. Они объединили данные магнитно-резонансной спектроскопии высокого разрешения с методами клеточной биологии. Это означало, что исследователи смогли объяснить механизм сначала в пробирках, а затем непосредственно в клетках. Исследователи обнаружили, что киназы изменяют структуру белков-ингибиторов, разворачивая их. Этот процесс отключает первоначальную функцию белков-ингибиторов и высвобождает дополнительную заблокированную киназу, которая дает сигнал для продолжения клеточного цикла. Это локальное развертывание также запускает деградацию ингибитора в клетке, определяя направление, в котором происходит прогрессия. Исследователи из Галле предполагают, что этот законсервированный эволюцией механизм лежит в основе многих клеточных сигнальных путей.