Ученые из Института Руджера Бошковича (RBI) в Загребе, Хорватия, обнаружили, что белок CENP-E, который долгое время считался «мотором», перемещающим хромосомы во время деления клетки, на самом деле играет совершенно другую роль в перемещении хромосом. Он стабилизирует первые участки прикрепления хромосом к внутренним «рельсам» клетки, обеспечивая их правильное расположение перед делением. В ходе другого исследования учёные обнаружили, что небольшие структуры внутри наших клеток, называемые центромерами, которые, как считалось ранее, функционируют независимо, помогают направлять этот ключевой белок, обеспечивающий правильное деление клеток. Эти открытия опровергают устоявшиеся представления, существовавшие на протяжении двух десятилетий, и имеют большое значение для наук о жизни, поскольку ошибки в этом процессе лежат в основе многих видов рака и генетических заболеваний.
Каждую секунду, триллионы раз, ваше тело совершает нечто поистине чудесное. Одна клетка готовится к делению, неся в себе три миллиарда букв ДНК, и каким-то образом обеспечивает получение идеальных копий обеими дочерними клетками.
Если этот баланс нарушается, последствия не заставляют себя ждать и оказываются катастрофическими. Одна неправильно расположенная хромосома может нарушить развитие, привести к бесплодию или вызвать рак. Деление клеток — одна из самых беспощадных игр в биологии.
В течение многих лет учёные считали, что им удалось идентифицировать по крайней мере одного из ключевых участников этого процесса: белок CENP-E, который называют «рабочей лошадкой», доставляющей блуждающие хромосомы в центр клетки для упорядоченного деления. Эта история была красивой, элегантной и ошибочной.
Два новых исследования RBI, опубликованные в Nature Communications под руководством доктора Круно Вукушича и профессора Ивы Толич, опровергли эту модель и предложили новые способы её регулирования. Доктор Вукушич, восходящая звезда в области клеточной биологии, завершил постдокторантуру в престижной команде ERC Synergy и готовится создать собственную исследовательскую группу в RBI. Профессор Толич, всемирно известный клеточный биолог и руководитель лаборатории клеточной биофизики в RBI, получил два гранта ERC и является членом EMBO и Европейской академии. Вместе их опыт и видение привели к этому новаторскому исследованию, показавшему, что CENP-E - это не "мышца" работы, а ключевой недостающий регулятор - фактор, который в нужный момент переключает переключатель, позволяя клеточной хореографии развернуться.
CENP-E — это не двигатель, который тянет хромосомы к центру. Это фактор, который обеспечивает их правильное прикрепление. Без этой первоначальной стабилизации система выходит из строя.
Доктор Круно Вукушич, Институт Руджера Бошковича
Город с бесконечным движением
Представьте себе час пик в крупнейшем городе. Вы можете вообразить миллионы машин, миллионы перекрёстков. Одна ошибка может привести к коллапсу всей системы.
Теперь уменьшим это изображение до микрометрового масштаба клетки. Хромосомы — это поезда, каждый из которых перевозит груз ДНК. Микротрубочки, тонкие волокна клеточного скелета, — это рельсы. Чтобы деление прошло успешно, каждый поезд должен встать на рельсы, идущие в правильном направлении, и выстроиться на центральной станции.
В старой модели CENP-E выступал в роли локомотива, который тащил отстающие вагоны на место. Команда из Загреба нашла более тонкое решение: CENP-E — это не поезд, а недостающий элемент сцепки, механизм, обеспечивающий достаточно прочное соединение. Без него поезда останавливаются на краю станции и не могут двигаться дальше.
Когда свет отказывается меняться
Почему хромосомы колеблются на краях? Ответ кроется в киназах Aurora — семействе белков, которые действуют как чрезмерно усердные светофоры. Они наводняют клетку «красными» сигналами, дестабилизируя ранние соединения и не давая хромосомам закрепиться в неправильном месте.
Эта защита предотвращает ошибки вблизи полюсов клетки, но при этом существует риск получить слишком много красного цвета и недостаточно зелёного. Здесь на помощь приходит CENP-E. Модулируя сигналы, он делает свет достаточно зелёным, чтобы хромосомы могли закрепиться. Как только образуется первое стабильное соединение, всё остальное происходит естественным образом: хромосомы выстраиваются посередине, ориентируясь на геометрию веретена деления и динамику микротрубочек.
«Дело не в грубой силе, — объясняет Толич. — Дело в создании условий для бесперебойной работы системы. Ключевая роль CENP-E заключается в стабилизации запуска, и как только это происходит, остальной процесс митоза протекает правильно».
История из учебника
Почти двадцать лет в учебниках по биологии рассказывалось о том, что CENP-E — это моторный белок, который перемещает груз к метафазной пластинке. Исследование, проведённое в Загребе, заставляет пересмотреть эту точку зрения.
«Конгрессия, то есть выстраивание хромосом, неразрывно связана с биориентацией, — говорит Толич. — Мы показали, что CENP-E не вносит существенного вклада в само движение. Его важнейшая роль заключается в стабилизации концевых соединений в начале. Именно это позволяет системе работать правильно».
Это фундаментальный сдвиг в парадигме: от силы и движения к регулированию и хронометражу. И этот сдвиг имеет последствия далеко за пределами учебного класса.
Почему это важно
Для непосвящённых разница может показаться незначительной. В биологии важны детали. Ошибки в сегрегации хромосом являются определяющей чертой рака. Опухолевые клетки представляют собой лоскутное одеяло из дупликаций и делеций целых хромосом или их сегментов, каждая из которых возникла в результате сбоя в системе клеточного транспорта.
Показав, что основная роль CENP-E заключается в регулировании первых прикреплений и что эта регуляция связана с активностью киназы Aurora, команда из Загреба не просто связала два процесса, которые, как считалось ранее, действуют независимо друг от друга, но и выявила критическую уязвимость. Это открытие может стать основой для разработки препаратов, которые будут регулировать баланс, подавляя неконтролируемые деления или спасая остановившиеся.
«Дело не только в переписывании модели, — говорит Вукушич. — Дело в выявлении механизма, напрямую связанного с заболеванием. Это открывает возможности для диагностики и разработки новых методов лечения».
Поддержка Европы, инфраструктура Хорватии
Исследование было проведено при поддержке одного из самых престижных в мире грантов — Synergy Grant Европейского исследовательского совета, а также при поддержке Хорватского научного фонда, двусторонних проектов Швейцарии и Хорватии и фондов развития ЕС.
Кроме того, использовалась передовая вычислительная инфраструктура центра SRCE Загребского университета. «Современная биология — это не только микроскопы и пробирки, — отмечает Толич. — Это ещё и вычисления, а также междисциплинарное и международное сотрудничество».
Порядок в кажущемся хаосе
По сути, это открытие связано с поиском порядка в хаосе. Каждый день в человеческом теле делятся триллионы клеток, и каждая из них противостоит энтропии. Работа учёных из Загреба проливает свет на одно из скрытых правил этой борьбы. Переосмыслив роль CENP-E и связав её с другими процессами внутри клеток, команда предоставила биологам более чёткое представление о том, как клетки поддерживают движение в условиях невероятного давления.
«Выясняя, как взаимодействуют эти микроскопические регуляторы, — говорит Толич, — мы не только углубляем наше понимание биологии, но и приближаемся к исправлению ошибок, лежащих в основе заболеваний».
Источник:
Ссылки на журналы:
- Вукушич К. и Толич И. М. (2025). CENP-E инициирует конгрегацию хромосом, противодействуя киназам Aurora, чтобы способствовать соединению концов хромосом. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-025-64148-w
- Круно Вукушич и И. М. Толич (2025). Кинетохорно-центросомная обратная связь, связывающая CENP-E и киназы Aurora, контролирует конгрессию хромосом. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-025-64804-1
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся