18.8:

18.8: מכלול ציר

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

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Previous Video

18.7: Microtubule Instability

Next Video

18.9: Attachment of Sister Chromatids

3,698 Views

•

02:50 min

•

April 07, 2021

Overview

הרכבת ציר מתרחשת דרך שלושה מסלולים, שלעתים קרובות מתקיימים זה לצד זה – המסלול בתיווך צנטרוזום, מסלול בתיווך כרומטין, והמסלול בתיווך מיקרוטובולים – התורמים יחד ליצירת מנגנון ציר חזק.

ברוב התאים, צנטרוזומים הם מרכזי הנוקלציה העיקריים של מיקרוטובול. במסלול בתיווך צנטרוזום, המעבר G2-prophase מעורר הבשלה צנטרוזומית וגרעין מיקרוטובולי מוגבר. נוקלציה פרוגרסיבית יוצרת מערך מיקרוטובולים הנובע משני הצנטרוזומים. הקצוות החיצוניים של מיקרוטובולים אלה מחפשים ולוכדים את הכרומוזומים באמצעות הקינטוכורים שלהם.

נוקלאציה של מיקרוטובולים בתיווך כרומטין, מתרחשת ליד הכרומוזומים, מונעת על ידי חלבון גרעיני, Ran-GTP, הקיים בריכוזים גבוהים קרוב לכרומוזומים. Ran-GTP נקשר ליבואן-בטא, וגורם לשחרור המטען שלו, גורמי הרכבת הצירים (SAFs). SAFs מקדמים נוקלציה מקומית של מיקרוטובולים בקרבת הכרומוזומים.

מיקרוטובולים קיימים תומכים גם בהיווצרות נוספת של מיקרוטובולים באמצעות מסלול נוקלציית מיקרוטובולים בתיווך מיקרוטובול. קומפלקס חלבונים, אוגמין, מתקשר עם מיקרוטובולים קיימים ומתווך את הגיוס של קומפלקס טבעת גמא-טובולין (gammaTuRC) כדי ליזום נוקלציה. הנוקלציה בתיווך מיקרוטובול תורמת לעלייה בצפיפות המיקרוטובולים בתוך הציר, מה שמוסיף לחוסן שלו.

הרכבת ציר יוצרת מערך מיקרוטובולים דו קוטבי המכיל שלוש קטגוריות של מיקרוטובולים. המיקרוטובולים הקינטוכורים (K-MTs) קושרים את הכרומוזומים לקטבי הציר. המיקרוטובולים האסטרליים (A-MTs) מקרינים לכיוון קליפת התא ומסייעים במיקום הצירים. המיקרוטובולים שאינם קינטוכורים (nK-MTs) אינם מצליחים להתחבר לקינטוכורים אך משמשים להפרדת הקטבים ומספקים יציבות לציר.

Transcript

במהלך חלוקת התא האיקריוטי, מיקרוטובולים מתאספים סביב הכרומוזומים המשוכפלים במערך דו-קוטבי, ויוצרים את מנגנון הציר. הרכבת ציר נעזרת במנגנוני שיתוף פעולה מרובים.

הרכבת הציר מתחילה לאחר ששני צנטרוזומים ממוקמים בקצוות מנוגדים של התא. בתאי בעלי חיים, מוטות ציר ממוקמים בצנטרוזומים.

הצנטרוזומים מבשילים ויוצרים גרעין למיקרוטובולים דו-קוטביים, כאשר קצה המינוס מעוגן לקוטב הציר, והקצה פלוס מקרין החוצה.

במקביל, קומפלקסים אנזימיים רב-תכליתיים, הנקראים M-Cdks, פוספורילטים מספר רכיבי מעטפת גרעינית, מה שגורם למעטפת הגרעין להתפרק ולחשוף את הכרומוזומים המעובים לציטופלסמה.

נוקלאציה של מיקרוטובולים בצנטרוזומים יוצרת שלושה סוגים של מיקרוטובולים. מיקרוטובולים בין-קוטביים מגיעים מקטבים מנוגדים שקצוות הפלוס שלהם חופפים, ויוצרים מערך אנטי-מקבילי באזור האמצע של הציר. למיקרוטובולים של Kinetochore יש את הקצוות הפלוס שלהם להתחבר עם kinetochores של כרומוזומים חשופים. למיקרוטובולים אסטרליים יש מגע פלוס קצוות והם מתקשרים עם קליפת התא, וממקמים את קוטב הציר.

בהיעדר צנטרוזומים, כרומוזומים מיטוטיים מסייעים בהרכבת ציר צנטרוזומלי. כרומוזומים מיטוטיים מפעילים את Ran-GTP, חלבון גרעיני. Activated Ran-GTP גורם לשחרור חלבונים מייצבים מיקרוטובולים ממתחמי חלבונים בציטוזול. ההפעלה המקומית של גורמים אלה מקדמת נוקלציה וייצוב מקומי של מיקרוטובול.

מספר חלבונים מוטוריים תלויי מיקרוטובול תורמים גם הם להרכבה וייצוב של צירים.

דיניין מקשר בין מיקרוטובולים אסטרליים עם מרכיבי קליפת התא ומושך את מוטות הציר לכיוון קליפת התא. באזור האמצע של הציר, קינזין-5 מתחבר למיקרוטובולים בין-קוטביים פלוס קצוות, כדי להחליק אותם זה על פני זה וליצור כוח שדוחף את הקטבים זה מזה.

קינסין-14 מקשר בין המיקרוטובולים הבין-קוטביים באזור האמצע של הציר ויוצר מתח שמושך את הקטבים יחד. קינזין-4 וקינזין-10, הכרומוקינסינים, מחברים מיקרוטובולים עם זרועות כרומוזומליות כדי לדחוף כרומוזומים הרחק מהקטבים.

האיזון של כוחות מנוגדים אלה הנוצרים על ידי החלבונים המוטוריים קובע את אורכו הסופי ואת מיקומו של הציר המורכב.