Teraz naukowcy z Queen Mary University of London (QMUL), Wielka Brytania, odkryli ważną część mechanizmu zaangażowanego w to, jak chromosomy są rozsuwane podczas podziału komórki, tak że jeden kompletny zestaw trafia do każdej z nowych komórek.
“Podczas podziału komórki, komórka macierzysta dzieli się na dwie komórki córki, a podczas tego procesu DNA w komórce macierzystej, zawinięte w formie chromosomów, jest dzielone na dwa równe zestawy. Aby to osiągnąć, przypominające linę struktury zwane mikrotubulami chwytają chromosomy w specjalnym miejscu zwanym kinetochorem i odciągają DNA od siebie” – powiedział dr Viji Draviam, starszy wykładowca biologii strukturalnej komórki i biologii molekularnej w QMUL’s School of Biological and Chemical Sciences.
“Zidentyfikowaliśmy dwa białka – maleńkie maszyny molekularne – które umożliwiają prawidłowe połączenie chromosomów z mikrotubulami. Kiedy te białka nie funkcjonują prawidłowo, komórki mogą tracić lub zyskiwać chromosomy. To odkrycie daje nam wgląd w ważny krok w procesie podziału komórek.”
Badanie, które zostało opublikowane dzisiaj (piątek 28 lipca 2017) w czasopiśmie Nature Communications, pomaga wyjaśnić stan znany jako aneuploidia — kiedy komórki kończą z niewłaściwą liczbą chromosomów.
Używając mikroskopów o wysokiej rozdzielczości do filmowania wewnętrznego funkcjonowania żywych ludzkich komórek, dr Draviam i jej koledzy z Uniwersytetu w Cambridge (Wielka Brytania) i Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej w Heidelbergu (Niemcy), odkryli, że dwa białka — kinaza Aurora-B i związana z BubR1 fosfataza PP2A — działają w opozycji do siebie, dodając lub usuwając odpowiednio grupy fosforanowe, aby prawidłowo kontrolować mocowanie mikrotubul do chromosomów.
Coauthor Duccio Conti, który jest doktorantem Dr Draviam, powiedział: “Odkryliśmy, że równowaga między kinazą Aurora-B i fosfatazą związaną z BubR1 jest ważna dla utrzymania prawidłowej liczby chromosomów w ludzkich komórkach.”
Zrozumienie podstawowych mechanizmów molekularnych podziału komórek może pomóc w leczeniu szeregu chorób i zaburzeń.
“Agresywne nowotwory często wyświetlają nieregularną liczbę chromosomów. Prawidłowe komórki ludzkie mają zazwyczaj 23 pary chromosomów, jednak komórki nowotworowe mogą mieć 50 lub więcej chromosomów. Aby konkretnie zdiagnozować przyczynę aneuploidii, a także konkretnie ukierunkować lub leczyć aneuploidię, należy zrozumieć, co przede wszystkim powoduje aneuploidię”, dodał dr Draviam.
Niektórzy ludzie rodzą się z mutacjami, które predysponują ich do aneuploidii. Jednym z takich schorzeń jest mozaikowa zmienna aneuploidia (MVA), w której pacjentom brakuje niewielkiej części białka BubR1. Jest to bardzo rzadki stan, ale osoby nim dotknięte mogą cierpieć z powodu mikrocefalii (mniejsza niż normalna głowa), ograniczonego wzrostu, problemów z mózgiem i układem nerwowym, opóźnienia w rozwoju, upośledzenia umysłowego i drgawek, a także zwiększonego ryzyka zachorowania na raka.
Dr Draviam powiedział: “To będzie przydatne, aby zobaczyć, jakie są poziomy kinazy AuroraB u pacjentów MVA, którym brakuje porcji genu BubR1 w ich DNA. Aby przeciwdziałać utracie BubR1 u tych pacjentów, być może Aurora-B mogłaby zostać zredukowana. Jesteśmy również ciekawi, czy chromosomy są wychwytywane normalnie u pacjentów, u których brakuje fosfatazy związanej z BubR1. To może ujawnić nowe sposoby radzenia sobie z dodatkowymi zmianami w liczbie chromosomów widzianych u pacjentów, którzy cierpią z powodu mutacji BubR1.
“W leczeniu niepłodności, przydatne będzie badanie poziomów tych dwóch białek w kinetochore w celu wybrania zdrowych jaj do implantacji w łonach kobiet, aby dać im najlepszą szansę na osiągnięcie udanej ciąży.”
Dr Draviam podsumował: “Przyczyniając się do molekularnego zrozumienia procesu segregacji chromosomów, praca ta będzie wspierać przyszły rozwój markerów predykcyjnych lub celów lekowych dla różnych zaburzeń związanych z nieregularną liczbą chromosomów.”
.