JoVE Core
Molecular Biology
Chapter 18: Cell Division
18.14:
收缩环
收缩环由微丝组成,负责在胞质分裂过程中分离子细胞。收缩环组装与其他细胞周期事件一起进行;然而,关于收缩环与细胞周期的时间和协调的机制细节知之甚少。
一个小的 GTP 酶 RhoA 控制收缩环的功能和组装。RhoA 属于蛋白质的 Ras 超家族。RhoA 对福尔金的激活促进肌动蛋白丝的形成,而 RhoA 对多种蛋白激酶的激活刺激肌球蛋白 II 的组装和收缩。激酶磷酸化肌球蛋白轻链并刺激细丝形成和运动活动。除了肌动蛋白和肌球蛋白 II(肌动球蛋白)外,隔膜丝还参与收缩环的形成。隔膜丝稳定收缩环,并在酵母胞质分裂中发挥重要作用。
RhoA 的激活受鸟嘌呤核苷酸交换因子 (Rho-GEF) 的调节。这种蛋白质存在于皮层区域,这是未来细胞分裂的部位。RhoA 的非活性形式与 GDP 绑定。Rho-GEF 将与 RhoA 结合的 GDP 与 GTP 交换。GTP 的结合激活 RhoA,进而触发收缩环的形成。
RhoA 还调节支架蛋白 anillin 的活性,羊荔枝蛋白是收缩环形成的重要参与者。虽然 RhoA 被认为是收缩环组装的主要激活剂,但苯醛通过与肌动蛋白、肌球蛋白 II、膜磷脂、隔膜蛋白和参与收缩环形成的其他结构和调节成分结合来充当环的主要组织者。
收缩环的持续收缩意味着它逐渐需要较少数量的肌动球蛋白丝来形成相同厚度的环;因此,随着环的收缩,肌动球蛋白丝会同时分解。在胞质分裂的最后阶段,包含致密微管的收缩环和中心纺锤体成熟,形成中体和中体环。然后,中间体环进行母细胞的脱落,从而形成两个子细胞。
将细胞分成两个子细胞的细胞周期的最后一步称为胞质分裂。胞质分裂开始于有丝分裂的染色体分离后,并在细胞分裂时结束。
胞质分裂的开始以出现折痕为标志,称为。从后期开始,沟加深并扩散,在细胞周围形成一个环。这种压缩最终将细胞一分为二,由收缩环产生。
一种称为 RhoA 的蛋白质是收缩环组装和功能的主要调节因子。为了确保在正确的位置形成收缩环,RhoA 在细胞赤道附近的细胞皮层局部被激活。RhoA 与后期纺锤体纤维一起,还可以确保在染色体分离后在正确的时间形成收缩环。
收缩环由结构蛋白组成,包括肌动蛋白丝和肌球蛋白 II 丝。RhoA 活性导致肌球蛋白 II 和反平行肌动蛋白丝组装到收缩环的结构中。RhoA 促进局部肌动蛋白丝聚合,这是收缩环形成所必需的。
收缩环分量产生分裂细胞所需的力。收缩的一种机制涉及肌球蛋白运动活动。在这里,肌球蛋白丝向相邻的反平行肌动蛋白丝的正端移动。这种活动拉动反平行肌动蛋白,使它们相互滑过,收缩环。
环的收缩一直持续到它夹住两个新细胞。一旦形成新细胞,环就会降解。
低效或没有收缩环形成会导致细胞分裂异常、生长受损和肿瘤形成的可能性。
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