18.8:

18.8: Assemblage du fuseau mitotique

Spindle Assembly

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

Spindle Assembly

18.7: Microtubule Instability

18.9: Attachment of Sister Chromatids

3,588 Views

•

02:50 min

•

April 07, 2021

Overview

Spindle assembly occurs through three, often coexisting, pathways – the centrosome-mediated pathway, the chromatin-mediated pathway, and the microtubule-mediated pathway – collectively contributing to form a robust spindle apparatus.

In most cells, centrosomes are the primary microtubule nucleation centers. In the centrosome-mediated pathway, the G2-prophase transition triggers centrosome maturation and increased microtubule nucleation. Progressive nucleation results in a microtubule array emanating from both centrosomes. The plus-ends of these microtubules seek out and capture the chromosomes via their kinetochores.

Chromatin-mediated microtubule nucleation occurs near the chromosomes, driven by a nuclear protein, Ran-GTP, which exists at high concentrations close to the chromosomes. Ran-GTP binds to importin-beta, causing the release of its cargo, the spindle assembly factors (SAFs). SAFs promote localized microtubule nucleation in the vicinity of the chromosomes.

Existing microtubules also support further microtubule formation through the microtubule-mediated microtubule nucleation pathway. A protein complex, augmin, associates with existing microtubules and mediates the recruitment of gamma-tubulin ring complex (gammaTuRC) to initiate nucleation. The microtubule-mediated nucleation contributes to an increase in microtubule density within the spindle, adding to its robustness.

Spindle assembly results in a bipolar microtubule array containing three categories of microtubules. The kinetochore microtubules (K-MTs) tether the chromosomes to the spindle poles. The astral microtubules (A-MTs) radiate towards the cell cortex and aid in spindle positioning. The non-kinetochore microtubules (nK-MTs) fail to connect with kinetochores but serve to separate the poles and provide stability to the spindle.

Transcript

Au cours de la division cellulaire eucaryote, les microtubules s’assemblent autour des chromosomes dupliqués dans un réseau bipolaire, formant l’appareil fusiforme. L’assemblage de la broche est facilité par de multiples mécanismes de collaboration.

L’assemblage du fuseau commence après que deux centrosomes sont positionnés aux extrémités opposées de la cellule. Dans les cellules animales, les pôles du fuseau sont situés au niveau des centrosomes.

Les centrosomes mûrissent et nucléent les microtubules bipolaires, où l’extrémité négative est ancrée au pôle du fuseau et l’extrémité positive rayonne vers l’extérieur.

Simultanément, des complexes enzymatiques multifonctionnels, appelés M-Cdks, phosphorylent plusieurs composants de l’enveloppe nucléaire, déclenchant la dégradation de l’enveloppe nucléaire et exposant les chromosomes condensés au cytoplasme.

La nucléation des microtubules au niveau des centrosomes génère trois types de microtubules. Les microtubules interpolaires proviennent de pôles opposés dont les extrémités positives se chevauchent, créant un réseau antiparallèle au milieu de la zone médiane du fuseau. Les microtubules kinétochores ont leurs extrémités positives connectées aux kinétochores des chromosomes exposés. Les microtubules astraux ont leurs extrémités positives en contact et interagissent avec le cortex cellulaire, positionnant le pôle du fuseau.

En l’absence de centrosomes, les chromosomes mitotiques aident à l’assemblage du fuseau acentrosomal. Les chromosomes mitotiques activent Ran-GTP, une protéine nucléaire. Le Ran-GTP activé induit la libération de protéines stabilisatrices de microtubules à partir de complexes protéiques dans le cytosol. L’activation locale de ces facteurs favorise la nucléation et la stabilisation localisées des microtubules.

Plusieurs protéines motrices dépendantes des microtubules contribuent également à l’assemblage et à la stabilisation du fuseau.

La dynéine relie les extrémités positives des microtubules astraux aux composants du cortex cellulaire et tire les pôles du fuseau vers le cortex cellulaire. Dans la zone médiane du fuseau, la kinésine-5 s’associe aux extrémités positives des microtubules interpolaires, pour les faire glisser l’une sur l’autre et générer une force qui éloigne les pôles.

La kinésine-14 réticule les microtubules interpolaires au niveau de la zone médiane du fuseau et génère une tension qui rapproche les pôles. La kinésine-4 et la kinésine-10, les chromokinésines, relient les microtubules avec des bras chromosomiques pour éloigner les chromosomes des pôles.

L’équilibre de ces forces opposées générées par les protéines motrices détermine la longueur et la position finales de la broche assemblée.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for

Tags

Assemblage du fuseau Voie médiée par les centrosomes Voie médiée par la chromatine Voie médiée par les microtubules Nucléation des microtubules Centrosomes Transition G2-prophase Kinétochores Chromatine Ran-GTP Facteurs d’assemblage de la broche (SAF) Augmin Complexe cyclique gamma-tubuline (gammaTuRC) Densité des microtubules