18.9: 姐妹染色单体的附着

当细胞进入有丝分裂时，核膜破裂，浓缩的染色体暴露于有丝分裂纺锤体的双极微管阵列中。 着丝粒是一种大型的盘状蛋白复合物，存在于姐妹染色单体的着丝粒区域，并充当微管的结合位点。 通常，单个微管的正端嵌入着丝粒内。 然而，一些动粒首先与微管的侧壁建立横向接触。 这种横向附着的动粒在运动蛋白的帮助下沿着微管壁移动，最终与微管的正端形成稳定的正面附着。 最初，染色体可能具有单对附着，其中只有一个姐妹着丝粒附着在单个纺锤体极上，而另一个姐妹着丝粒仍然不附着在微管上。 随后，未附着的姐妹动粒与相反纺锤体的微管连接，形成两性附着。 姐妹染色单体的两性附着是染色体精确分离的先决条件。

着丝粒-微管相互作用也可能导致不正确的附着。 串联附着是指姐妹染色单体的两个动粒从同一纺锤体杆附着到微管上。 当来自相反两极的微管与相同着丝粒结合时，就会形成间质附着。 Syntelic 和 Merotelic 附着会导致染色体分离错误，可以通过 Aurora-B 激酶依赖性机制进行纠正。

一旦单个微管与着丝粒建立了正确的正面连接，来自同一纺锤体的其他微管就可以与着丝粒结合，从而形成着丝粒纤维。 这种动粒纤维在动物细胞中可以含有10至40个微管。

正确的微管-着丝粒结合会通过相反的力在着丝粒内产生张力，其中姐妹染色单体的内聚力抵抗沿着微管的极向的拉力。 动粒张力引发微管结合亲和力的增加，从而将稳定的附着锁定到位并确保姐妹染色单体的生物取向。

在有丝分裂期间，在双极微管阵列组装后，着丝粒微管附着在姐妹染色单体上。

微管通过位于着丝粒的着丝粒附着在每个染色单体上。来自同一纺锤体极的多个微管可以与单个着丝粒结合以形成着丝粒纤维。

着丝粒是一种多层蛋白质复合物。内着丝粒层将着丝粒复合物与姐妹染色单体固定在一起。外着丝粒层包括称为 Ndc80 的专用杆状蛋白质复合物，可将微管与着丝粒连接起来。

Ndc80 复合物的多个拷贝与微管的正端结合。Ndc80 的结合允许微管聚合和解聚发生在正端，同时与着丝粒相连。

姐妹染色单体对上的着丝粒附着在从有丝分裂纺锤体的相对两极发出的微管上，导致姐妹染色单体的双向。

双向在姐妹染色单体的着丝粒内产生高水平的张力。微管施加的强大极力将着丝粒拉向相反的纺锤体极。由姐妹染色单体内聚产生的相反力抵抗极向力。张力用于感应染色体的正确双向。

张力感应机制涉及拴在着丝粒内层的蛋白激酶 Aurora B。在最小张力或无张力期间，Aurora B 激酶在物理上靠近外着丝粒层，在那里它可以磷酸化 Ndc80 复合物。这种磷酸化降低了对微管结合的亲和力。

一旦姐妹染色单体具有双向性，相反向极力的相反作用会将外着丝粒层从内着丝粒层拉开，从而在物理上保持距离并阻止 Aurora B 激酶磷酸化 Ndc80 复合物。

处于未磷酸化状态的 Ndc80 蛋白可增强现有的微管附着，并表现出对其他微管的亲和力增加。这些变化使微管能够与着丝粒形成稳定的附着点。

姐妹染色单体成功连接到相反的纺锤体极点，来回拉扯染色体，在中期板上占据与两个极等距的位置。