Группа биологов выяснила, какие факторы влияют на количество ядерных поровых комплексов (NPC), обеспечивающих обмен веществ между ядром и цитоплазмой в клетках. Ключевую роль играют механизмы синтеза и деградации белков, а также количество мРНК: чем больше этих молекул, тем больше пор в оболочке ядра. Ученые описали роль белкового комплекса CCR4-NOT, который запускает утилизацию мРНК и способствует уменьшению количества ядерных пор. Результаты могут открыть новые пути для лечения рака и нейродегенеративных заболеваний. Работа опубликована в журнале Cell Reports.
Ядерный поровый комплекс (nuclear pore complex, NPC) — это сложная структура, расположенная в оболочке ядра клетки. Это своего рода «шлюз», через который молекулы транспортируются из ядра в цитоплазму клетки и обратно. В частности, через них проходят все ядерные белки, которые синтезируются в цитоплазме, а также все формы РНК, которые выходят из ядра. В среднем в большинстве клеток человека таких «шлюзов» 3–5 тысяч, у дрожжей их около 200, а в ооците шпорцевой лягушки их может быть до 50 миллионов. Ядерные поры пропускают частицы определенного размера и контролируют, какие вещества могут войти в ядро или выйти из него. Они помогают регулировать ключевые процессы в клетке, влияя на ее рост, деление и общее состояние.
Исследователи проанализировали весь человеческий геном, чтобы найти факторы, от которых зависит, сколько ядерных поровых комплексов будет в клетке. Они использовали методы геномного редактирования и высокопроизводительного скрининга (автоматизированный анализ тысяч генов одновременно), чтобы изучить, как разные гены влияют на формирование NPC.
Биологи обнаружили, что ключевую роль в регуляции количества NPC играют две противоположные системы клетки. С одной стороны, это факторы, связанные с трансляцией и функцией рибосом —«молекулярных машин» для сборки молекул белка из аминокислот. С другой — компоненты протеасом, структур, в которых происходит утилизация белков. Эти процессы напрямую влияют на количество доступных белковых компонентов для сборки поровых комплексов. То есть чем больше производится белка, тем больше в клетке ядерных пор. Торможение функции рибосом и трансляции белка уменьшает количество белка для ядерных пор, а снижение деградации белка увеличивает количество пор.
Кроме того, исследователи выявили важную роль белкового комплекса CCR4-NOT. Он отвечает за разрушение матричной РНК (мРНК), которая играет роль «лекала» для синтеза белков. Снижая уровень мРНК, несущей информацию о компонентах ядерных пор, комплекс CCR4-NOT уменьшает количество строительных блоков для поровых комплексов.
В дальнейшем биологи надеются найти способы уменьшения количества ядерных пор в растущих раковых клетках, чтобы остановить или отсрочить развитие заболевания. Группа также работает над восстановлением нормального числа этих пор в клетках мозга, пораженных нейродегенеративными заболеваниями, такими как деменция.
«Наша предыдущая работа показала, что сокращение количества ядерных поровых комплексов является многообещающей стратегией лечения рака, и сейчас мы разрабатываем методы для этого», — прокомментировал свои планы соавтор статьи Максимилиано Д'Анджело из Института медицинских открытий Сэнфорда Бернхэма Пребиса.
Автор: Оксана Гриценко
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
