18.8: Assemblaggio del fuso mitotico

Durante la divisione cellulare eucariotica, i microtubuli si assemblano attorno ai cromosomi duplicati in un array bipolare, formando l’apparato del fuso. L’assemblaggio del mandrino è aiutato da molteplici meccanismi di collaborazione.

L’assemblaggio del fuso inizia dopo che due centrosomi sono posizionati alle estremità opposte della cellula. Nelle cellule animali, i poli del fuso si trovano nei centrosomi.

I centrosomi maturano e nucleano microtubuli bipolari, dove l’estremità negativa è ancorata al polo del fuso e l’estremità positiva si irradia verso l’esterno.

Contemporaneamente, complessi enzimatici multifunzionali, chiamati M-Cdks, fosforilano diversi componenti dell’involucro nucleare, innescando la rottura dell’involucro nucleare e l’esposizione dei cromosomi condensati al citoplasma.

La nucleazione dei microtubuli nei centrosomi genera tre tipi di microtubuli. I microtubuli interpolari provengono da poli opposti le cui estremità positive si sovrappongono, creando una matrice antiparallela nella zona mediana del fuso. I microtubuli cinetocori hanno le loro estremità positive che si collegano con i cinetocori dei cromosomi esposti. I microtubuli astrali hanno le loro estremità superiori a contatto e interagiscono con la corteccia cellulare, posizionando il polo del fuso.

In assenza di centrosomi, i cromosomi mitotici aiutano nell’assemblaggio del fuso acentrosomiale. I cromosomi mitotici attivano Ran-GTP, una proteina nucleare. L’attivazione del Ran-GTP induce il rilascio di proteine stabilizzanti i microtubuli dai complessi proteici nel citosol. L’attivazione locale di questi fattori favorisce la nucleazione e la stabilizzazione localizzata dei microtubuli.

Diverse proteine motorie dipendenti dai microtubuli contribuiscono anche all’assemblaggio e alla stabilizzazione del fuso.

La dineina collega le estremità dei microtubuli astrali con i componenti della corteccia cellulare e tira i poli del fuso verso la corteccia cellulare. Nella zona mediana del fuso, la chinesina-5 si associa alle estremità superiori dei microtubuli interpolari, per farli scorrere l’uno accanto all’altro e generare una forza che allontana i poli.

La chinesina-14 lega i microtubuli interpolari nella zona mediana del fuso e genera una tensione che unisce i poli. La chinesina-4 e la chinesina-10, le cromochinine, collegano i microtubuli con i bracci cromosomici per allontanare i cromosomi dai poli.

L’equilibrio di queste forze opposte generate dalle proteine motrici determina la lunghezza finale e la posizione del fuso assemblato.