Начиная с единственной клетки, организмы претерпевают миллионы поколений делений, чтобы в конечном итоге создать кости, сердце, мозг и другие компоненты, составляющие живое существо. Движущей силой этого запутанного процесса является перенос ДНК через каждое последующее деление клетки внутри дискретных пакетов, называемых хромосомами.

Очень важно, чтобы все хромосомы дублировались и точно распределялись в каждом поколении клеточного деления. Если унаследованные компоненты хромосомы изменены, даже незначительно, могут возникнуть врожденные дефекты и некоторые виды рака.

Новое исследование, опубликованное в журнале Science докторантом Пабло Лара-Гонсалесом, профессором отдела биологических наук, профессором Аршадом Десаи и их коллегами, раскрывает тайну того, как хромосомы правильно наследуются каждый раз, когда клетка делится. Используя новый зонд, который отслеживает ключевой аспект этого процесса, Лара-Гонсалес и Десаи подробно описали механизм, лежащий в основе сигнала «ожидания», который гарантирует, что деление клеток не начнется раньше времени.

Исследователи сосредоточили свои исследования на пути в клетке, называемом «контрольной точкой веретена», который представляет собой тип механизма контроля качества, который обеспечивает точное наследование хромосом во время деления клетки. Путь контрольной точки веретена активируется в участке хромосомы, называемом кинетохор, механический интерфейс, где белковые волокна соединяются, чтобы разделить хромосомы.

«Когда кинетохоры не прикреплены к этим белковым волокнам, они посылают сигнал ожидания, который останавливает клетку в митозе (делении клетки), тем самым давая время для образования прикреплений», – сказал Десаи, профессор Секция клеточной биологии и биологии развития (биологические науки) и кафедра клеточной и молекулярной медицины (медицинский факультет). «Таким образом, клетка гарантирует, что все хромосомы правильно прикреплены и готовы к разделению, прежде чем клетка разделится, и, таким образом, не останется ни одной хромосомы».

В статье Science исследователи описывают, как сигнал контрольной точки ожидания специфически генерируется на кинетохорах непривязанных хромосом. По счастливой случайности они разработали флуоресцентный зонд, который позволил им впервые наблюдать за ключевым молекулярным событием в ожидании генерации сигнала на кинетохорах в живых клетках.

«Эта работа определила ключевую молекулу« свахи », которая объединяет две составляющие сигнала ожидания, которые не хотят связываться друг с другом сами по себе», – сказала Лара-Гонсалес. «Эти данные помогают объяснить, почему сигнал контрольной точки« ждать »выборочно генерируется в кинетохорах, а не где-либо еще в клетке»

Полученные данные предлагают основу для способов, с помощью которых точность наследования хромосом может быть снижена при определенных состояниях болезни, таких как рак, говорят исследователи.