Точное деление клеток критически важно для правильной передачи генетической информации. В каждой хромосоме есть центромера — участок, который управляет движением хромосом во время деления. На ней формируется кинетохор, белковый комплекс, к которому крепятся микротрубочки — динамичные нити, растаскивающие хромосомы по дочерним клеткам.

Один из ключевых белков кинетохора, KNL2, помогает укладывать CENH3 — специализированный гистон, определяющий центромеру.

Хотя роль KNL2 давно известна, до сих пор не до конца понятно, как регулируется его количество в течение клеточного цикла у растений и других организмов.

Ученые выяснили, что у Arabidopsis thaliana  (резуховидки Таля) белок αKNL2 разрушается во время митоза через убиквитин-зависимый протеолиз.

В этом растении и у нематоды Caenorhabditis elegans обнаружили связь между KNL2 и АПК/Ц (анафаз-промотирующим комплексом/циклосомой) — белковым комплексом, который запускает деление клетки, помечая ненужные белки на уничтожение.

Результаты опубликованы в издании The Plant Cell.

Мы впервые нашли два ключевых компонента АПК/Ц — APC10 и CDC20.1. Они напрямую взаимодействуют с αKNL2 и запускают его распад, — объясняет Маникандан Калидасс, ведущий автор исследования.

Если АПК/Ц работает неправильно или мутации мешают разрушению αKNL2, белок накапливается в клетке. Это приводит к ошибкам в распределении хромосом и серьезным нарушениям развития, — говорит доктор Инна Лермонтова, руководитель группы «Биология кинетохора» в IPK.

Растения с неуничтожаемым αKNL2 демонстрировали сильные дефекты роста, плодовитости и митоза.

Эти результаты показывают общий принцип: белки, участвующие в делении клетки, должны появляться и исчезать строго вовремя. Если система ломается, последствия могут быть тяжелыми — например, неконтролируемый рост клеток, как при раке.

Теперь ученые хотят выяснить, как на распад αKNL2 влияют стресс или разные стадии развития. Они также планируют изучить этот механизм у животных и человека, чтобы понять, насколько универсальны открытые закономерности.

Это фундаментальное исследование, но его прикладное значение огромно. Понимание того, как KNL2 регулирует деление клеток, может помочь:

• В сельском хозяйстве — создать растения с более стабильным геномом, устойчивые к стрессам.
• В медицине — найти новые мишени для терапии рака, поскольку сбои в делении клеток часто приводят к опухолям.
• В синтетической биологии — точнее редактировать клеточные процессы.

Исследование проведено на модельных организмах (A. thaliana, C. elegans), и хотя их клеточные механизмы схожи с человеческими, прямые аналогии делать рано. Например, у млекопитающих KNL2 может взаимодействовать с другими белками, и его деградация способна регулироваться сложнее. Нужны дополнительные эксперименты.

Ранее ученые сообщили, что на случай генетического сбоя у флоры есть запасной план.