Делению клетки может помешать «пробка» из молекул-демонтажников

Делящейся клетке не стоит слишком усердствовать в разборе цитоскелетных микротрубочек: слишком много молекул-демонтажников перегружает рабочее место и замедляет разбор клеточного скелета. Скелет клетки состоит из множества белковых нитей, микрофиламентов и микротрубочек. По этим нитям, как по рельсам, движутся другие белки, которые перевозят разные грузы из одного участка клетки в другой; такие белки можно сравнить с молекулярными моторами, присоединяющимися к тому или иному грузу. Значение цитоскелета трудно переоценить: без микрофиламентов и микротрубочек клетка не могла бы двигаться, у неё замерла бы добрая половина всех биохимических реакций; наконец, она просто не могла бы делиться. Вместе с тем динамика элементов цитоскелета давно занимает учёных. Белковые нити состоят из молекул-кирпичиков, которые подвозят к месту сбора микротрубочки те же молекулярные моторы. И эти же молекулярные моторы могут разбирать микротрубочку. Собственно говоря, у всякой такой нити на двух её концах поддерживаются два разнонаправленных процесса — сборка и разборка. От того, какой из них будет преобладать, и зависит, растёт или деградирует микротрубочка. Биофизики из Университета Людвига — Максимилиана в Мюнхене (ФРГ) построили модель, описывающую процесс разборки микротрубочек. В ней учёные рассматривают ситуацию, когда у разбираемого конца цитоскелетной нити скапливается слишком много молекул-разборщиков. Сами учёные сравнивают подобное с дорожной пробкой.

Микротрубочки (зелёные) при делении растаскивают хромосомы (красные) по клеточным полюсам. (Фото TheJCB.)

Если концентрация белковых моторов слишком велика, разборка трубочки замедляется. Или, точнее, перестаёт зависеть от количества работников. Разборочной молекуле, после того как она забрала из микротрубочки «кирпич», нужно отойти в сторону и освободить место для следующей. При этом всё будет определять скорость диффузии отдельной молекулы, поскольку очередные «демонтажники» буквально толпятся тут же в ожидании. Если же, наоборот, концентрация молекул-разборщиков мала, то именно от неё зависит скорость разбора микротрубочки: неважно, когда совершившая своё дело молекула отойдёт от микротрубочки; важно, когда на её место встанет другая. Полностью модель разборки микротрубочек описана в статье, опубликованной в издании Biophysical Journal.

Таким образом, в этом процессе постоянно меняется определяющий фактор — либо поток молекул-машин, либо перемещения отдельно взятых молекул. Эта модель, в частности, объясняет, почему длина микротрубочки влияет на скорость её разборки. Молекулы-моторы вьются около опекаемой ими цитоскелетной нити, от длины последней зависит и разная концентрация молекулярных машин на её конце, так как они будут распределены по её длине. Слишком большая концентрация «демонтажников» может плохо отразиться, например, на делении клетки, когда скорость разборки цитоскелета будет ниже той, что требуется. Не исключено, что именно в перепроизводстве таких молекул кроется на клеточном уровне секрет самых разных медицинских патологий.