logo

Пользовательского поиска

Monday 16th of July 2018

Клеточный механизм разделения хромосом устроен как китайская игрушка

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Вглубь живой материи
Автор: Administrator   
29.11.2010 21:21

 

1

 

До того, как клетка начинает готовиться к делению, хромосомы (красные) находятся в дезорганизованном состоянии. (Фото: uwnews.org)

 

 

Неправильное разделение хромосом при делении клетки приводит к появлению раковых клеток. Ученые уже давно обнаружили удивительно простой способ, с помощью которого клетки стабилизируют свой механизм разделения хромосом. На сегодняшний день этот механизм уже достаточно хорошо изучен. Но эксперименты всегда проводились на живых клетках. Выделение кинетохора и наблюдение за его работой вне клетки могло быть дать ученым дополнительные подробности этого процесса. Недавно о своем успехе в этом направлении сообщили американские ученые. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature.


2

 

Когда деление клетки приближается, хромосомы (красные) выстраиваются в митотическом веретене и прикрепляются к его микротрубочкам (зеленые). (Фото: uwnews.org)

 

 

При разделении клетки на две дочерние сначала должен разделиться ее генетический материал – дуплицированные хромосомы, которые затем разойдутся к разным полюсам клетки.

3

 

Удлиняясь и укорачиваясь, микротрубочки растаскивают пары хромосом к полюсам клетки. (Фото: uwnews.org)

 

 

Организм человека состоит более чем из триллиона клеток, и все они должны иметь абсолютно одинаковый набор хромосом. Ошибки в разделении и распределении хромосом могут привести к рождению детей с генетическими отклонениями, такими как синдром Дауна, при котором клетки имеют лишнюю копию 21-й хромосомы. Другой вариант проявления нарушений - появление раковых клеток.

«Ярким отличительным признаком раковых клеток является то, что они содержат неправильное число хромосом, поэтому так важно, чтобы мы понимали, как регулируется их разделение», – говорит Сью Биггинс (Sue Biggins), научный сотрудник отделения фундаментальной науки Научно-исследовательского онкологического центра Фреда Хатчинсона (Fred Hutchinson Cancer Research Center) в Сиэтле. «Понимание этого процесса может дать нам возможность корректировать такие дефекты до их появления или сделать клетки с неправильным числом хромосом мишенями для воздействия, чтобы предотвратить их дальнейшее деление».

Клеточная молекулярная машина, отвечающая за разделение хромосомы, называется кинетохором.

4

Во время деления клетки огромный молекулярный комплекс кинетохор и микротрубочки прикрепляются к каждой хромосоме и растягивают их, чтобы создать две дочерние клетки. Недавно ученые выделили кинетохор из клетки и смогли продемонстрировать его функции in vitro. Удивительно, но чем больше натяжение микротрубочек, тем стабильнее их связь с кинетохором. Это напоминает китайскую игрушку «Ловушка для пальцев»: чем сильнее стараться освободить пальцы, тем труднее и труднее это сделать. (Credit: Zina Deretsky, National Science Foundation)


Кинетохоры появляются на хромосомах и связываются с динамическими филаментами митотического веретена во время клеточного деления. Они управляют движением хромосом, сохраняя контроль над филаментами, которые постоянно ремоделируются. Удлиняясь и укорачиваясь, филаменты тянут кинетохоры и хромосомы в разные стороны до тех пор, пока они не разделятся.

Ученые уже давно обнаружили удивительно простой способ, с помощью которого клетки стабилизируют свой механизм разделения хромосом. С помощью современных методов исследования, в частности, электронной томографии, механизм достаточно хорошо изучен. Эксперименты проводились на живых клетках, и, таким образом, кинетохор изучался непосредственно на его «рабочем месте». Выделение кинетохора и наблюдение за его работой вне клетки могло быть дать дополнительные подробности этого процесса. Недавно американские ученые сообщили о своем успехе в этом направлении.

«Кинетохор – одна из самых больших клеточных машин, но ее еще ни разу не удалось выделить», – говорит Биггинс, старший автор исследования. «Впервые это сделано в нашей лаборатории. Это позволило нам проанализировать его поведение вне клетки и выяснить, как он управляют движением хромосом».

5

 

a) Один из сестринских кинетохоров прикреплен к микротрубочкам, в то время как другой не прикреплен ни к одной микротрубочке. b) Оба сестринских кинетохора прикреплены к микротрубочкам, исходящим из одного полюса митотического веретена. В результате обоих типов прикрепления сестринские кинетохоры «моноориентированы», то есть, связаны только с одним полюсом веретена, прямо или косвенно. c) Сестринские кинетохоры прикрепляются к микротрубочкам, отходящим от противоположных полюсов веретена. d) Один из кинетохоров одновременно прикрепляется к микротрубочкам обоих полюсов веретена. (Фото:: nature.com/nrm)

 

 

 

 

 

«Мы показали, что связь между кинетохорами и филаментами микротрубочек становится более стабильной, если они находятся под действием тянущей силы», - отмечает доктор Чарльз Асбери (Charles Asbury), адъюнкт-профессор физиологии и биофизики Университета Вашингтона (University of Washington - UW). Первоначально изучавший машиностроение, теперь Асбери исследует молекулярные моторы в клетках.

Доктор Асбери сравнивает стабилизирующее натяжение филаментов с китайской игрушкой «Ловушка для пальца» – чем сильнее вы стараетесь вытащить из нее пальцы, тем сильнее она их удерживает. Такая зависимая от натяжения стабилизация помогает хромосомам разделяться, как положено.

Когда пары хромосом правильно соединяются с митотическим веретеном (кинетохор одной дочерней хромосомы - с микротрубочками справа, а кинетохор другой хромосомы – с микротрубочками слева), кинетохоры подпадают под действие механической тянущей силы, и прикрепление стабилизируется подобно тому, как стабилизируется груз при закреплении тросами с обеих сторон. Это простой, примитивный механизм.

6

 

Когда пары хромосом правильно соединяются с митотическим веретеном (кинетохор одной дочерней хромосомы - с микротрубочками справа, а кинетохор другой хромосомы – слева), кинетохоры подпадают под действие механической тянущей силы, и прикрепление стабилизируется подобно тому, как стабилизируется груз при закреплении тросами с обеих сторон. Это простой, примитивный механизм. (Фото: Charles Asbury lab)

 

 

 

«С другой стороны, - говорит Асбери, - если пара хромосом прикрепилась неправильно, кинетохоры не испытывают полного натяжения. Связь становится нестабильной и быстро распадается, давая еще один шанс для образования правильного прикрепления».

Кинетохоры являются не только механизмом связывания, но и выполняют функцию регуляторного центра. Они «чувствуют» и исправляют ошибки в прикреплении и посылают сигналы «ждать» до тех пор, пока филаменты микротрубочек не прикрепятся к кинетохорам в правильных положениях.

Ученые проводили это исследование, используя методы, делающие возможным манипулирование отдельными молекулами. Эти методы позволили провести измерения, которые невозможно сделать в живой клетке.

Частицы кинетохора были получены из почкующихся дрожжей.


 

 

Насколько Асбери известно, «интактные функциональные кинетохоры ранее не выделялись из каких-либо других организмов». Очистка кинетохоров позволила ученым провести первые прямые измерения силы взаимодействия между отдельными частицами кинетохора и динамическими микротрубочками.

Результаты этого исследования вносят вклад в изучение загадочного процесса, от которого зависит вся жизнь на Земле – процесса генерации сил, разделяющих дуплицированные хромосомы перед делением клетки.

 

 

По материалам

"Finger trap" tension stabilizes cells' chromosome-separating machinery

 

Аннотация к статье: Tension directly stabilizes reconstituted kinetochore-microtubule attachments

 

Источник: NanoNewsNet

 

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday643
mod_vvisit_counterYesterday1045
mod_vvisit_counterThis week1688
mod_vvisit_counterLast week6681
mod_vvisit_counterThis month14099
mod_vvisit_counterLast month29238
mod_vvisit_counterAll days4048545

We have: 58 guests, 6 bots online
Your IP: 54.224.103.239
 , 
Today: Июл 16, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.