Международная группа исследователей, возглавляемая Массачусетским университетом в Амхерсте, недавно объявила в журнале Current Biology , что амеба под названием Naegleria развила более разные наборы тубулинов, используемых для специфических клеточных процессов, чем считалось ранее. Их понимание имеет множество последствий, которые варьируются от разработки методов лечения инфекций, поедающих мозг, до лучшего понимания того, как жизнь на Земле эволюционировала в таком огромном разнообразии.
Большая часть жизни на Земле зависит от серии полимеров, называемых микротрубочками, состоящих из тубулина , для выполнения широкого круга задач внутри своих клеток . Эти микротрубочки похожи на клетки 2×4 и используются во всем: от помощи клетке в движении до транспортировки пищи и отходов внутри клетки и обеспечения структурной поддержки клетки.
Микротрубочки также помогают в митозе, когда одна клетка делится на две, сначала дублируя свои хромосомы, а затем вытягивая каждый набор в противоположные стороны клетки, прежде чем делиться на две части. Один из ключевых моментов митоза — когда веретено, состоящее из микротрубочек, захватывает хромосомы и помогает разделить их на два идентичных набора.
Вот тут-то и появляется Naegleria. Биологи ранее знали, что Naegleria использует особый вид тубулина во время митоза. Но новое исследование под руководством Катрины Велле, постдока по биологии в Массачусетском университете в Амхерсте и ведущего автора статьи, показывает, что Naegleria также использует три дополнительных отдельных тубулина, особенно во время митоза. Одна пара тубулинов используется только во время митоза, а другая, жгутиковые тубулины, специализируются на клеточном движении. Затем авторы исследования сравнили тубулины и структуры, которые они строят, друг с другом и со структурами более часто изучаемых видов.
Последствия этой работы захватывающие и варьируются от практических до теоретических. Например, команда изучила вид Naegleria, Naegleria gruberi, который тесно связан с Naegleria fowleri — амебой, которая может съесть ваш мозг. «Если мы сможем понять основную биологию Naegleria, — говорит Велле, — мы сможем научиться убивать ее, разрабатывая лекарства, нацеленные на уникальные тубулины амебы».
Но Naegleria также помогает нам понять основные правила, управляющие жизнью на Земле. «Все организмы должны воспроизводить себя», — говорит Лиллиан Фриц-Лейлин, профессор биологии Университета Массачусетса в Амхерсте и старший автор статьи. «Мы знаем, как процессы репликации работают для некоторых клеток, но есть огромный набор, который мы не понимаем. Naegleria позволяет нам проверить правила, которые придумали ученые, чтобы увидеть, соблюдаются ли они здесь».
Для проведения своего исследования команда частично полагалась на самое современное оборудование для микроскопии в Институте прикладных наук о жизни (IALS) Университета Массачусетса в Амхерсте, которое сочетает в себе глубокий и междисциплинарный опыт 29 отделов кампуса Университета Массачусетса в Амхерсте для перевода фундаментальные исследования инноваций, которые приносят пользу здоровью и благополучию человека. Команда вырастила клетки Naegleria, окрасила их различными химическими веществами, чтобы тубулины светились, а затем сделала трехмерные фотографии с чрезвычайно высоким разрешением, которые позволили им измерить, подсчитать и проанализировать различные структуры микротрубочек.
«Большую часть своей карьеры я посвятила изучению митотических веретен более распространенных клеток, таких как клетки млекопитающих», — говорит Патрисия Уодсворт, профессор биологии Массачусетского университета в Амхерсте и один из ведущих авторов статьи. «Инструменты современной биологии позволяют нам исследовать более разнообразные клетки, такие как Naegleria, которые в чем-то похожи, но также и очень разные».
«Люди часто думают, что технологии движут наукой, — говорит Фриц-Лейлин. «Но в данном случае вопросы, на которые мы пытаемся ответить, настолько фундаментальны для понимания того, как устроена жизнь на Земле, и представляют такой интерес для столь многих научных специальностей, что нам потребовалось собрать международную команду различных экспертов. , работа в команде и эффективная коммуникация способствовали развитию науки».
