Во время митоза микротрубочки разбираются и превращаются в веретена, которые используются делящейся клеткой для перемещения хромосом. Чтобы произошла миграция хромосом, прикрепленные к ним микротрубочки должны разбираться, неся хромосомы в процессе. Динамическая нестабильность, которая позволяет микротрубочкам переходить из жесткого полимеризованного или «собранного» нуклеотидного состояния в гибкое деполимеризованное или «разобранное» нуклеотидное состояние, вызывается гидролизом гуанозинтрифосфата (GTP) в решетке микротрубочек.
«Наше исследование показывает, как белки EB могут либо способствовать сборке микротрубочек, связываясь с субъединицами микротрубочек, по существу удерживая их вместе, либо заставляют микротрубочки разбираться, способствуя гидролизу GTP, который дестабилизирует решетку микротрубочек», — говорит Ева Ногалес, a биофизик из отдела наук о жизни лаборатории Беркли, который руководил этим исследованием.Ногалес, который также является профессором биофизики и структурной биологии в Калифорнийском университете в Беркли и исследователем в Медицинском институте Говарда Хьюза, является ведущим специалистом в области структуры и динамики микротрубочек. В этом последнем исследовании она и ее группа использовали крио-ЭМ, в котором образцы белков мгновенно замораживают при температурах жидкого азота, чтобы сохранить их естественную структуру, чтобы определить структуры микротрубочек в различных нуклеотидных состояниях с EB3 и без них.
Используя крио-ЭМ и свою методологию анализа изображений, они достигли разрешения 3,5 ангстрем, что является рекордом для микротрубочек. Для перспективы диаметр атома водорода составляет около 1,0 ангстрем.«Теперь мы можем изучить атомные детали полимеризации и деполимеризации микротрубочек, чтобы разработать полное описание динамики микротрубочек», — говорит Ногалес.Помимо их важности для нашего понимания базовой биологии клетки, микротрубочки являются основной мишенью для противоопухолевых препаратов, таких как таксол, которые могут предотвратить переход от роста к сокращающимся нуклеотидным состояниям или наоборот.
«Лучшее понимание того, как регулируется динамическая нестабильность микротрубочек, могло бы открыть новые возможности для повышения эффективности и селективности существующих противораковых препаратов, а также облегчить разработку новых агентов», — говорит Ногалес.