Введение к работе
Актуальность проблемы. Радиально-симметричная система микротрубочек, отходящих от центросомы в виде звезды, характерна для большинства пролиферярующих и/или подвижных клеток позвоночных. Эта система обеспечивает анизотропию цитоплазмы по направлению центр клетки - периферия, что необходимо для организации направленного транспорта клеточных органелл с помощью зависимых от микротрубочек белков-транслокаторов. Кроме того, на микротрубочках локализованы компоненты многочисленных сигнальных каскадов - соответственно, радиально-симметричная система микротрубочек важна также для корректной передачи сигнала и, таким образом, для функциональной компартментализации клетки.
Хорошо известно, что радиально-симметричное строение системы микротрубочек животной клетки обусловлено наличием в них центра организации микротрубочек, роль которого выполняет специализированная клеточная органелла - центросома. Расположенная в геометрическом центре клетки, она выполняет функции затравки для роста микротрубочек и заякоривания их минус-концов. Центросома, или центральное тельце, получила своё название именно благодаря своему расположению в клетке. Однако до сих пор механизмы, отвечающие за позиционирование центросомы в центре клетки, были неизвестны. Ясно, что корректная работа данных механизмов крайне важна для клетки, поскольку неправильное положение центросомы неизбежно привнесет асимметрию в систему микротрубочек, что не может не сказаться на эффективности внутриклеточного транспорта органелл.
Эффективный внутриклеточный транспорт невозможен также и в том случае, если нарушены механизмы затравки и(или) заякоривания микротрубочек на центросоме, поскольку в данном случае микротрубочки, выполняющие функции «рельс» для перевозки различных грузов, утратят свое упорядоченное расположение. Хорошо известно, что основным белком, ответственным за нуклеацию микротрубочек на центросоме, является у-тубулин; однако был опубликован ряд работ, показывающих, что дисфункция некоторых других белков с центросомной локализацией ведет к утрате центросомой своих функций центра организации микротрубочек. По-видимому, для нормального функционирования центросомы в качестве центра организации микротрубочек необходима согласованная работа целого ряда белков, локализованных на ней.
Хотя определённые клеточные процессы, такие как внутриклеточный транспорт и
передача сигнала, нарушаются в случае хаотизации системы микротрубочек, неясно, какие
ещё процессы в клетке затрагиваются при этом. В частности, роль микротрубочек в таком
сложном многоступенчатом процессе, ка^кцздчф^цДОодояВДДОрих пор неясна.
і ' БИБЛИОТЕКА
1 GHeref»"
Некоторые типы клеток (например, кератоциты рыб или лейкоциты) могут передвигаться по субстрату и после экспериментального разрушения микротрубочек (Zigmond et al, 1981). Однако фибробласты с экспериментально разрушенными микротрубочками способны лишь к хаотической псевдоподиальной активности, но не к направленному передвижению (Vasiliev, Gelfan4 1977; Vasiliev, 1982). Представляется интересным изучить влияние хаотизации системы микротрубочек клеток на их способность перемещаться по субстрату.
Целями данной работы являлось выяснение природы механизмов, обеспечивающих радиальную симметрию системы клеточных микротрубочек и исследование некоторых свойств клеток с хаотичной системой микротрубочек. В работе были поставлены следующие экспериментальные задачи:
Разработать экспериментальную модель, позволяющую исследовать in vivo силы, помещающие центросому в геометрический центр клетки.
Выяснить природу этих сил и механизмы их регуляции.
Исследовать строение системы микротрубочек в клетке при подавлении активности локализованной в центросоме протеинкиназы LOSK.
Сравнить параметры выползания в экспериментальную рану монослоя клеток и цитопластов с радиально-симметричной и хаотической системами микротрубочек.
Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые показано, что центросома позиционируется в геометрическом центре животной клетки благодаря актомиозиновой сократимости и работе минус-концевого мотора динеина, заякоренного в клеточном кортексе. Кроме того, описаны способы регуляции данных механизмов с помощью малых ГТФаз RhoA и Cdc42. Впервые продемонстрировано, что ингибирование протеинкиназы LOSK, локализованной в центросоме, приводит к подавлению нуклеируюшей активности последней и к хаотизации клеточной системы микротрубочек. Кроме того, показано, что хаотизация системы микротрубочек, вызванная отсутствием центросомы, не влияет заметным образом на параметры перемещения клетки (цитопласта) по субстрату.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на 41 й и
42й Ежегодных конференциях Американского общества клеточных биологов (Вашингтон,
США, 2001, Сан-Франциско, США, 2002), на Ежегодных научных конференциях Института
Белка РАН (Пущино, 2000 и 2003), на Всероссийском симпозиуме «Клеточная биология на
пороге XXI века» (Санкт-Петербург, 2000), на EMBO/EMBL конференции по центросоме и
полярному тельцу (Гейдельберг, Германия, 2002), на EMBC7FEBS конференции «Рубежи
исследований цитоскелета» (Госау, Австрия, 2003) и на Московском семинаре по клеточной
биологии (Москва, 2002).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура работы. Диссертация состоит из глав «Введение», «Обзор литературы», «Материалы и методы», «Результаты», «Обсуждение результатов», «Выводы» и «Список литературы».
