Истощение Patronin в S2 клетках, экспрессирующих green fluorescent protein-tubulin дает многочисленные короткие микротрубочки, которые отсоединены от центров зарождения (nucleation) микротрубочек. Замедленная съёмка показала, что эти свободные микротрубочки перемещаются по всей цитоплазме с помощью конвейерной сборки (treadmilling). С любезного разрешения S. S. Goodwin and R. D. Vale, University of California, San Francisco, USA. Микротрубочки, которые собираются из ?- и ?-tubulin гетеродимеров, имеют минус конец и плюс конец. Большинство плюс концов микротрубочек являются динамичными и преходящими между ростом и укорочением в ответ на белки, которые способствуют их сборке и разборке. Напротив минус концы микротрубочек не столь динамичны и поэтому могут быть стабилизированы за счет неизвестных белков. Goodwin and Vale показали, что Patronin (также известный как Short spindle protein 4 (SSP4)) покрывает и стабилизирует минус концы микротрубочек, чтобы организовать цитосклет из микротрубочек.

Предыдущее исследование Vale lab. идентифицировало Patronin с помощью RNA interference (RNAi) скрининга на дефекты морфологии веретена в S2 клетках дрозофилы, в которых истощение Patronin давало короткие митотические веретена и фрагменты микротрубочек в интерфазе. Здесь авт. далее охарактеризовали функцию Patronin и наблюдали, что его деплеция вызывает неожиданное появление коротких микротрубочек на периферии клеток и снижает плотность интерфазного микротубулярного цитоскелета. Некоторые микротрубочки, как было замечено, высвобождаются из мест нуклеации и эти свободные микротрубочки премещаются к периферии истощенных по Patronin клеток с помощью конвейерной сборки (treadmilling), процесса, процесса, при котором тубулин добавляется к плюс концу микротрубочки и теряется на минус конце с той же скоростью. В некоторых случаях скорость деполимеризации на минус конце происходит быстрее, чем скорость полимеризации на плюс конце (которая не зависит от истощения Patronin), приводя к полному исчезновению микротрубочек. Эта находка вполне объясняет редкое обнаружение интерфазных микротрубочек в Patronin-depleted клетках.

Итак, как же деполимеризуются минус концы микротрубочек в Patronin-истощенных клетках? Члены семейства kinesin-13 являются цитоскелетными моторами, которые деполимеризуют микротруочки и могут соединяться с плюс и минус концами микротрубочек in vitro. Авт. индивидуально экспрессировали RNAi против трех D. melanogaster Kinesin-13 белков (Kinesin-like protein 10A (KLP10A), KLP59C и KLP59D) в истощенных по Patronin клетках и показали, что только истощение KLP10A спасает от Patronin RNAi и фенотипа коротких микротрубочек. KLP10A обнаруживается вдоль деполимеризующихся минус концов конвейерной сборки микротрубочек в Patronin-depleted клетках во время интерфазы, это подкрепляет заключение, что он активно деполимеризует минус концы микротрубочек в отсутствие Patronin. Т.о., in vivo, Patronin защищает минус концы микротрубочек от вызываемой KLP10A-индуцированной деполимеризации во время интерфазы и митозов.

Наконец, авт. исследовали in vitro взаимоотношение green fluorescent protein-Patronin с микротрубочками , получаемыми из очищенного тубулина. Добавление моторного домена из KLP10A гомолога к микротрубочкам, собираемым in vitro заставляло их деполимеризоваться с обоих концов. Важно отметить. что очищенный Patronin соединяется избирательно с минус концами микротрубочек и ингибирует здесь KLP10A-обеспечиваемую деполимеризацию. Т.о., in vitro, очищенный Patronin избирательно соединяется с минус концами микротрубочек и защищает их от Kinesin-13-индуцированной деполимеризации.

Это исследование проливает свет на то, как регулируется динамика минус концов, чтобы обеспечить эффективную организацию цитоскелета из микротрубочек. Возможно, будут выявлены дополнительные белки, которые служат для регуляции их динамики in vivo. Article