Cтатьи, принятые к публикации

Обзоры актуальных проблем


Микротрубочки — простейший биомеханический двигатель для расхождения хромосом при делении клетки

 а,  а,  а, б,  а, в
а Центр теоретических проблем физико-химической фармакологии РАН, ул. Косыгина 4, Москва, 119991, Российская Федерация
б Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Физический факультет, Ленинские горы 1 стр. 2, Москва, 119991, Российская Федерация
в Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет), Институтский пер. 9, Долгопрудный, Московская обл., 141701, Российская Федерация

Человечество изобрело множество устройств для совершения разнообразных движений и механической работы. Все эти устройства являются макрообъектами. Удивительно, но все механические двигатели в живой природе имеют молекулярные размеры, не более 100 нм. Даже когда нужно двигать слона или кита, Природа собирает комплексы из миллиардов таких моторов вместо того, чтобы сделать один большой двигатель. Мы пока не очень понимаем достоинства такого подхода, но один аспект очевиден. Молекулярные моторы используют химическую энергию для совершения механической работы, но при этом все происходит без использования высоких температур или давлений. При этом КПД этих двигателей часто сильно превышает КПД двигателя внутреннего сгорания. Поэтому крайне интересно понимать, как работают молекулярные моторы и как они эволюционировали. Одним из наиболее примитивных молекулярных устройств, способных перемещать молекулярные объекты, являются микротрубочки. Микротрубочки — это вездесущие полимеры цитоскелета клетки, необходимые для обеспечения формы и структуры клетки, ее жизнеспособности и полноценного функционирования. Помимо структурных функций, они обеспечивают движение хромосом при делении клетки — процесс, на котором зиждется вся жизнь. В динамике микротрубочек есть биохимическая стадия, в которой расщепляется макроэргическая молекула ГТФ, и выделяющаяся при этом энергия запасается микротрубочкой в виде напряженной конформации. Относительно недавно стало окончательно ясно, что эта запасенная в конформации энергия может использоваться клеткой для совершения работы по разделению и переносу сестринских хромосом в противоположные концы клетки в процессе клеточного деления. Похоже, это наиболее древний молекулярный механохимический движитель в клетке.

Ключевые слова: Микротрубочка, генерация силы, механохимический двигатель, оптическая ловушка, деление клеток
DOI: 10.3367/UFNr.2025.12.040069
Цитата: Гончар И В, Тимошин Г С, Гудимчук Н Б, Атауллаханов Ф И "Микротрубочки — простейший биомеханический двигатель для расхождения хромосом при делении клетки" УФН, принята к публикации

Поступила: 3 ноября 2025, 8 декабря 2025

English citation: Gonchar I V, Timoshin G S, Gudimchuk N B, Ataullakhanov F I “Microtubules are the simplest biomechanical engine that drives chromosome separation during cell divisionPhys. Usp., accepted; DOI: 10.3367/UFNe.2025.12.040069

© Успехи физических наук, 1918–2025
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение