18.9: Przyłączanie chromatyd siostrzanych

Podczas mitozy, po złożeniu dwubiegunowej macierzy mikrotubul, mikrotubule kinetochorowe przyłączają się do chromatyd siostrzanych.

Mikrotubule przyłączają się do każdej chromatydy za pośrednictwem kinetochoru znajdującego się w centromerze. Wiele mikrotubul z tego samego bieguna wrzeciona może wiązać się z pojedynczym kinetochorem, tworząc włókno kinetochorowe.

Kinetochor jest wielowarstwowym kompleksem białkowym. Warstwa kinetochoru wewnętrznego zabezpiecza kompleks kinetochorowy z chromatydą siostrzaną. Warstwa kinetochoru zewnętrznego zawiera wyspecjalizowane, pręcikowate kompleksy białkowe zwane Ndc80, które łączą mikrotubule z kinetochorem.

Wiele kopii kompleksu Ndc80 wiąże się z dodatnimi końcami mikrotubul. Wiązanie Ndc80 umożliwia polimeryzację i depolimeryzację mikrotubul na końcu dodatnim, będąc jednocześnie połączonym z kinetochorem.

Kinetochory w parze siostrzana-chromatyda przyłączają się do mikrotubul emanujących z przeciwległych biegunów wrzeciona mitotycznego, co powoduje dwukierunkowość chromatyd siostrzanych.

Dwukierunkowość generuje wysoki poziom napięcia w kinetochorach chromatyd siostrzanych. Silne siły wywierane przez mikrotubule w kierunku bieguna ciągną kinetochory w kierunku przeciwległych biegunów wrzeciona. Przeciwstawna siła wynikająca ze spójności siostrzanej chromatydy opiera się sile skierowanej do bieguna. Napięcie służy do wyczuwania prawidłowej podwójnej orientacji chromosomów.

Mechanizm wyczuwania napięcia obejmuje kinazę białkową, Aurora B, przywiązaną do warstwy kinetochoru wewnętrznego. Podczas minimalnego napięcia lub braku napięcia kinaza Aurora B spoczywa w fizycznej bliskości warstwy kinetochoru zewnętrznego, gdzie może fosforylować kompleksy Ndc80. Ta fosforylacja zmniejsza powinowactwo do wiązania mikrotubul.

Gdy chromatydy siostrzane są dwukierunkowe, przeciwstawne efekty przeciwnych sił w kierunku bieguna odciągają warstwę kinetochoru zewnętrznego od warstwy kinetochoru wewnętrznego, fizycznie oddalając się i uniemożliwiając kinazie Aurora B fosforylację kompleksów Ndc80.

Białka Ndc80 w stanie nieufosforylowanym wzmacniają istniejące przyłączanie mikrotubul i wykazują zwiększone powinowactwo do dodatkowych mikrotubul. Zmiany te umożliwiają mikrotubulom tworzenie stabilnych przyczepów do kinetochoru.

Pomyślne przyłączenie chromatyd siostrzanych do przeciwległych biegunów wrzeciona ciągnie chromosomy do przodu ido tyłu, aby przyjąć pozycję w równej odległości od dwóch biegunów, na płytce metafazowej.