Zrozumienie maszynerii podziałów komórkowych
Cytokineza jest nieodwracalnym procesem, w którym jedna komórka rodzicielska rozdziela się na dwie komórki potomne. Jest to podział ciała komórki. Właściwe umieszczenie miejsca podziału i koordynacja cytokinezy podczas progresji cyklu komórkowego są kluczowe dla zapewnienia równego podziału DNA i zawartości cytoplazmy. Drożdże rozszczepkowe (Schizosaccharomyces pombe) okazały się bardzo użytecznym modelem do badań nad podziałami komórkowymi. Przełomowe eksperymenty prowadzone w latach 70. ubiegłego wieku wyjaśniły rolę białek cytoszkieletu w cytokinezie. Naukowcy odkryli, że pas aktyny i miozyny II tworzy kurczliwy pierścień w bruździe podziałowej komórki, co napędza cytokinezę. W przypadku drożdży rozszczepkowych jest on zbudowany z ponad pięćdziesięciu białek i nadal nie jest jasne, jak działa ta skomplikowana struktura. Złożenie tego kurczliwego pierścienia częściowo zależy od struktury białek, która tworzy się wokół jądra przed podziałem, tzw. przyśrodkowych węzłów korowych (MCD). Sprzyjają one przyśrodkowemu podziałowi, rekrutując białkowe czynniki podziału i kontrolując czas rozpoczęcia mitozy. Finansowany przez UE projekt "Spatio-temporal control of cell division in fission yeast" (SPTPCDR2) koncentrował się na roli jednego z czynników uczestniczących w regulacji podziału komórkowego – kinazy Cdr2. Na początku naukowcy odkryli, że Cdr2 zawiera motyw umożliwiający bezpośrednie wiązanie fosfolipidów błonowych, co pozwala białku zakotwiczyć się w błonie. Prowadząc eksperymenty z użyciem mutacji genetycznych wykazali, że Cdr2 ma dodatkowe miejsca wiązania do oligomeryzacji, konieczne dla tworzenia MCD. Naukowcy odkryli też, że ta aktywność jest regulowana poprzez fosforylację Cdr2 przez kinazę Pom1. Fosforylacja zależna od Pom1 zmniejsza powinowactwo Cdr2 do błony komórkowej, lecz Pom1 również zmniejsza wzajemne interakcje cząsteczek Cdr2, aby zapobiegać tworzeniu ich zlepków. Pom1 kontroluje więc aktywność białka Cdr2 jako czynnika indukującego mitozę. Nie wiadomo, czy ten proces regulacji jest niezależny od procesu regulacji składania MCD. Stosując nadekspresję Cdr2 wykazano, że Pom1 kontroluje zarówno aktywność Cdr2, jak i dystrybucję MCD oraz że te dwie funkcje są regulowane niezależnie. Te ważne wyniki zawarto w artykule złożonym do publikacji. Podsumowując, projekt SPTPCDR2 pozwolił odkryć złożone mechanizmy organizacji MCD przy udziale białka Cdr2 oraz inhibicji przez Pom1 wpływu białka Cdr2 na składanie MCD oraz jego aktywności promującej właściwy czas rozpoczęcia cytokinezy. Dane uzyskane w projekcie zwiększą naszą wiedzę na temat procesów leżących u podstaw rozwoju organizmu i są istotne w przebiegu wielu chorób. Dane na temat mechanizmów molekularnych podziału komórkowego pomogą w pracach nad rozwojem medycyny spersonalizowanej.
