Международная группа учёных раскрыла молекулярные механизмы
Международная группа учёных под руководством Института IPK Лейбница раскрыла молекулярные механизмы, регулирующие посттрансляционную регуляцию кинетохорного белка KNL2, и выяснила его ключевую роль в делении клеток.
Основные выводы исследования
Результаты исследования, [опубликованные](https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koaf164/8173900) в журнале The Plant Cell, дают важное представление о биологии кинетохоров у растений и имеют более широкое значение для понимания аналогичных процессов у других видов.
Точное [деление клеток](https://phys.org/tags/cell+division/) необходимо для правильной передачи генетической информации. Каждая хромосома содержит центромеру — область, которая играет центральную роль в управлении движением хромосом во время деления. В центросоме формируется кинетохорный [белковый комплекс](https://phys.org/tags/protein+complex/), который действует как место прикрепления для микротрубочек — динамических волокон, разделяющих хромосомы на [дочерние клетки](https://phys.org/tags/daughter+cells/).
Одним из ключевых кинетохорных белков является KNL2, который поддерживает отложение CENH3 — специализированного гистона, определяющего центромеру. Хотя важность KNL2 хорошо известна, механизмы, регулирующие его уровень во время [клеточного цикла](https://phys.org/tags/cell+cycle/), до конца не изучены у растений и других организмов.
Команда обнаружила, что αKNL2 Arabidopsis thaliana разрушается во время митоза посредством убиквитин-зависимого протеолиза. В A. thaliana и нематоде Caenorhabditis elegans исследования взаимодействия белков выявили связь между KNL2 и комплексом, способствующим анафазе, циклосомой (APC/C) — белковым комплексом, который запускает прогрессирование клеточного цикла, маркируя специфические белки для деградации.
«Примечательно, что мы впервые идентифицировали два ключевых компонента APC/C, APC10 и CDC20.1, которые напрямую взаимодействуют с αKNL2, чтобы запустить его деградацию», — говорит Маникандан Калидасс, первый автор исследования.
«Исследование также показало, что, когда APC/C нарушен или мутации предотвращают деградацию αKNL2, белок накапливается аномально. Это накопление вызывает ошибки в сегрегации хромосом и приводит к серьёзным проблемам в развитии», — говорит доктор Инна Лермонтова, руководитель исследовательской группы IPK «Кинетохорная биология». Растения, экспрессирующие не деградируемую форму αKNL2, демонстрировали серьёзные дефекты роста, фертильности и митоза.
Биологический принцип
Эти результаты иллюстрируют более широкий биологический принцип: белки, участвующие в клеточном цикле, должны быть строго регулируемы, появляясь и исчезая в нужное время. Деградация жизненно важна для обеспечения того, чтобы белки не задерживались дольше, чем требуется. Когда эта система даёт сбой, это может привести к серьёзным последствиям, таким как неконтролируемый рост клеток, характерный для рака.
В будущем исследователи планируют изучить, как регулируется деградация αKNL2 в различных условиях, таких как [экологический стресс](https://phys.org/tags/environmental+stress/) или различные стадии развития. Помимо продолжающегося сотрудничества, направленного на изучение KNL2 у C. elegans, команда также стремится расширить свою исследовательскую сеть, включив в неё исследования регуляции KNL2 у животных и людей, что ещё больше расширит влияние их выводов на различные биологические системы.
Предоставлено [Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research](https://phys.org/partners/leibniz-institute-of-plant-genetics-and-crop-plant-research/)