Drosophila melanogaster нуждаются в cappuccino — для полярности ооцитов и эмбрионов. Они нуждаются также в spire. Оба гена вносят вклад в полярность, влияя на актиновый цитоскелет. Продукт гена cappuccino, Capu, образует место (nucleates) образования актиновых филамент благодаря своим formin homology (FH) доменам, но Quinlan et al. сообщают, что Spire (Spir) зарождают (nucleates) филаменты с помощью совершенного нового механизма.

FH | WH2

The dendritic nucleation model of actin dynamics at the leading edge of motile cells. Actin (blue circles) at the leading edge of migrating cells is organized in a branched network (blue polymers), with the fast growing barbed ends of the filaments pointing toward the membrane. Polymerization occurs at the free barbed ends, and as it does, the force generated by the rapid growth of the actin network leads to protrusion of the membrane. The initiation of new filaments relies on Arp2/3 complex (red circles), activated by a protein such as SCAR or WASP (green rectangles) in response to a variety of signals. The branching morphology is generated by the binding of Arp2/3 complex to the sides of preexisting filaments. (Adapted from Higgs, H. N. and Pollard, T. D. 2001. Regulation of actin filament network formation through ARP2/3 complex: activation by a diverse array of proteins. Annu. Rev. Biochem., 70, 649-676)

Spir содержит 4 WASP-homology-2 (WH2) домена и участок кислых остатков, это указывает на то, что он м. активировать actin-nucleating Arp2/3 комплекс. Но Spir индуцирует образование филаментозных актиновых кластеров в отсутствие Arp2/3. Это обеспечивается за счёт его N-терминальной половины, которая содержит WH2 повторы и кислый домен и оккупируется с помощью зарождающихся актиновых филамент de novo, с ростом со стороны колючего конца филамент.

Затем авт. сравнили nucleation активности и механизмы Spir, Capu и Arp2/3. Домены FH1 и FH2 у Capu и N конец Spir nucleated полимеризацию актина с одинаковыми скоростями - более медленными, чем у Arp2/3. И в то время как Arp2/3 комплекс генерирует поперечно связанные филаменты, филаменты, которые формируются с помощью Spir и Capu не связаны поперечно, Но также как и Arp2/3, N концы Spir покрывают заостренные концы филамент.

Дальнейшие исследования показали, что каждый WH2 домен и последовательности, сцепленные с ними, играют варьирующие роли в nucleation актина. Мутантные все 4 WH2 домена не могут полностью устранить nucleation активность и Quinlan et al. установили, что linker-3 (L-3) обнаруживает слабую nucleation активность, которая, как они полагают, стабилизирует два актиновых мономера, способствуя тем самым образованию актиновых димеров.

Затем авт. проверяли свою гипотезу, что чтобы сформировать новую филаменту, Spir связывает несколько актиновых мономеров прежде, чем собрать их в филаментозное ядро. Палочко-образные Spir-actin комплексы из 4-х актиновых мономеров выравниваются по своей длине, что согласуется с WH2 доменами связывания и выстраивают актиновые мономеры конец-в-конец.

Т.к., по крайней мере, два WH2 домена связаны с помощью L-3, то, по-видимому, они представляют собой функциональный центр Spir, и авт. предположили, что эта область обеспечивает образование актинового димера - основного кинетического барьера для nucleation. Третий и четвертый мономеры затем добавляются с помощью первых двух WH2 доменов. Spir м. затем укладывать в стек (stack) мономеры, чтобы сформировать зарождающуюся филаменту, а быстрая элонгация филаменты следует от стабильного ядра. Это сводит количество классов actin-nucleation факторов к трем.