Открыт новый механизм деления клеток: «механическая трещотка»

Учёные из Технического университета Дрездена обнаружили новый механизм деления клеток на ранних стадиях эмбрионального развития, который бросает вызов классическим представлениям. Исследование, опубликованное в журнале Nature, объясняет, как делятся крупные, богатые желтком клетки у таких видов, как акулы, утконосы, птицы и рептилии.

Согласно учебникам, клетки делятся, формируя на своём экваторе сократительное кольцо из белка актина, которое, подобно шнурку, стягивает клетку пополам. Однако в очень крупных эмбриональных клетках это кольцо не может полностью сомкнуться из-за большого размера и наличия желточного мешка.

Чтобы выяснить, как происходит деление в таких условиях, учёные изучили эмбрионы рыбок данио. Используя лазер для разрезания актинового кольца, они обнаружили, что оно продолжает втягиваться, несмотря на разрез. Это указывало на наличие множественных точек крепления вдоль кольца, а не только на его концах.

Ключевую роль в стабилизации кольца играют микротрубочки — другой важный компонент клеточного каркаса. Когда исследователи нарушали структуру микротрубочек, актиновое кольцо разрушалось.

Дальнейшие эксперименты с магнитными микрогранулами показали, что цитоплазма (внутреннее содержимое клетки) циклически меняет свои свойства. В интерфазе (фазе роста) она становится более жёсткой, действуя как каркас для актинового кольца. В митотической фазе (фазе деления) цитоплазма разжижается, позволяя кольцу втягиваться и разделять клетку.

«Механизм временной трещотки фундаментально меняет наше представление о том, как работает цитокинез», — подчеркнул Ян Бругес, автор-корреспондент исследования.

Поскольку в митотической фазе кольцо становится нестабильным, его «спасают» быстрые клеточные циклы. В следующей интерфазе цитоплазма снова затвердевает, и кольцо стабилизируется, чтобы продолжить втягивание в следующем цикле. Этот повторяющийся процесс — чередование нестабильности и стабилизации — действует как механическая трещотка, позволяя завершить деление за несколько циклов без необходимости формирования полного сократительного кольца.

«Эмбриональные клетки рыбок данио по своей природе нестабильны. Чтобы преодолеть эту нестабильность, их клетки делятся быстро, позволяя втягиванию кольца происходить в течение нескольких клеточных циклов», — объяснила ведущий автор исследования Элисон Киккут.

Это открытие устанавливает новую парадигму для понимания клеточного деления у видов с крупными эмбрионами и подчёркивает важность временного контроля над свойствами цитоплазмы в клеточных процессах.

Больше информации: Alison Kickuth et al, A mechanical ratchet drives unilateral cytokinesis, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-025-09915-x