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Fixação das Cromátides Irmãs

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Durante a mitose, após a montagem de uma matriz de microtúbulos bipolares, os microtúbulos do cinetócoro se ligam às cromátides irmãs.

Os microtúbulos se ligam a cada cromátide através do cinetócoro localizado no centrômero. Vários microtúbulos do mesmo pólo do fuso podem se ligar a um único cinetócoro para formar a fibra do cinetócoro.

O cinetócoro é um complexo proteico multicamadas. A camada interna do cinetócoro protege o complexo cinetocoro com a cromátide irmã. A camada externa do cinetócoro inclui complexos proteicos especializados, em forma de bastonete, chamados Ndc80, que ligam os microtúbulos ao cinetócoro.

Várias cópias do complexo Ndc80 se ligam às extremidades positivas dos microtúbulos. A ligação de Ndc80 permite que a polimerização e a despolimerização dos microtúbulos ocorram na extremidade positiva enquanto estão ligadas ao cinetócoro.

Os cinetocoros em um par de cromátides irmãs se ligam a microtúbulos que emanam de pólos opostos do fuso mitótico, resultando na biorientação das cromátides irmãs.

A biorientação gera altos níveis de tensão dentro dos cinetocoros das cromátides irmãs. Fortes forças em direção aos pólos exercidas pelos microtúbulos puxam os cinetocoros em direção aos pólos opostos do fuso. Uma força oposta resultante da coesão da cromátide irmã resiste à força em direção ao pólo. A tensão é usada para detectar a biorientação correta dos cromossomos.

Um mecanismo de detecção de tensão envolve uma proteína quinase, Aurora B, amarrada à camada interna do cinetócoro. Durante a tensão mínima ou ausência de tensão, a quinase Aurora B repousa na proximidade física da camada externa do cinetócoro, onde pode fosforilar os complexos Ndc80. Essa fosforilação reduz a afinidade pela ligação dos microtúbulos.

Uma vez que as cromátides irmãs tenham se biorientado, os efeitos opostos de forças opostas em direção ao pólo puxam a camada externa do cinetócoro para longe da camada interna do cinetócoro, distanciando-se fisicamente e impedindo que a Aurora B quinase fosforile os complexos Ndc80.

As proteínas Ndc80, em um estado não fosforilado, fortalecem a ligação dos microtúbulos existentes e exibem maior afinidade por microtúbulos adicionais. Essas mudanças permitem que os microtúbulos formem ligações estáveis com o cinetócoro.

A fixação bem-sucedida de cromátides irmãs aos pólos opostos do fuso puxa os cromossomos para frente e para trás para assumir uma posição equidistante dos dois pólos, na placa metafásica.

Overview

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À medida que as células progridem para a mitose, o envelope nuclear se rompe e os cromossomos condensados são expostos ao conjunto de microtúbulos bipolares do fuso mitótico. O cinetocoro, um grande complexo proteico em forma de disco, está presente na região do centrômero das cromátides irmãs e atua como local de ligação para os microtúbulos. Normalmente, a extremidade positiva de um único microtúbulo está embutida no cinetocoro. No entanto, alguns cinetocoros estabelecem primeiro contato lateral com a parede lateral de um microtúbulo. Esses cinetocoros fixados lateralmente movem-se ao longo da parede dos microtúbulos com a ajuda das proteínas motoras e, eventualmente, formando uma ligação frontal estável com a extremidade positiva do microtúbulo. Inicialmente, os cromossomos podem ter uma ligação monotélica, onde apenas um cinetocoro irmão está ligado a um único pólo do fuso, e o outro cinetocoro irmão permanece solto aos microtúbulos. Posteriormente, o cinetocoro irmão não ligado se conecta ao microtúbulo do fuso oposto, resultando em uma fixação anfitélica. A fixação anfitélica das cromátides irmãs é um pré-requisito para a segregação precisa dos cromossomos.

A interação cinetocoro-microtúbulo também pode resultar em fixações incorretas. Uma ligação sintélica ocorre quando ambos os cinetocoros das cromátides irmãs se ligam aos microtúbulos do mesmo pólo do fuso. Uma ligação merotélica se forma quando os microtúbulos de pólos opostos se ligam ao mesmo cinetocoro. As ligações sintélicas e merotélicas resultam em erros de segregação cromossômica e podem ser corrigidas por mecanismos dependentes da quinase Aurora-B.

Uma vez que um único microtúbulo tenha estabelecido a conexão frontal correta com o cinetocoro, microtúbulos adicionais do mesmo fuso podem se ligar ao cinetocoro, resultando na formação de uma fibra cinetocoro. Essas fibras do cinetocoro podem conter de 10 a 40 microtúbulos em células animais.

A ligação correta do microtúbulo-cinetócoro gera tensão dentro do cinetocoro a partir de forças opostas, onde a força coesiva da cromátide-irmã resiste à tração em direção aos pólos ao longo dos microtúbulos. A tensão do cinetocoro desencadeia um aumento na afinidade de ligação aos microtúbulos, travando assim a ligação estável no lugar e garantindo a biorientação das cromátides irmãs.

Transcript

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Durante a mitose, após a montagem de uma matriz de microtúbulos bipolares, os microtúbulos do cinetócoro se ligam às cromátides irmãs.

Os microtúbulos se ligam a cada cromátide através do cinetócoro localizado no centrômero. Vários microtúbulos do mesmo pólo do fuso podem se ligar a um único cinetócoro para formar a fibra do cinetócoro.

O cinetócoro é um complexo proteico multicamadas. A camada interna do cinetócoro protege o complexo cinetocoro com a cromátide irmã. A camada externa do cinetócoro inclui complexos proteicos especializados, em forma de bastonete, chamados Ndc80, que ligam os microtúbulos ao cinetócoro.

Várias cópias do complexo Ndc80 se ligam às extremidades positivas dos microtúbulos. A ligação de Ndc80 permite que a polimerização e a despolimerização dos microtúbulos ocorram na extremidade positiva enquanto estão ligadas ao cinetócoro.

Os cinetocoros em um par de cromátides irmãs se ligam a microtúbulos que emanam de pólos opostos do fuso mitótico, resultando na biorientação das cromátides irmãs.

A biorientação gera altos níveis de tensão dentro dos cinetocoros das cromátides irmãs. Fortes forças em direção aos pólos exercidas pelos microtúbulos puxam os cinetocoros em direção aos pólos opostos do fuso. Uma força oposta resultante da coesão da cromátide irmã resiste à força em direção ao pólo. A tensão é usada para detectar a biorientação correta dos cromossomos.

Um mecanismo de detecção de tensão envolve uma proteína quinase, Aurora B, amarrada à camada interna do cinetócoro. Durante a tensão mínima ou ausência de tensão, a quinase Aurora B repousa na proximidade física da camada externa do cinetócoro, onde pode fosforilar os complexos Ndc80. Essa fosforilação reduz a afinidade pela ligação dos microtúbulos.

Uma vez que as cromátides irmãs tenham se biorientado, os efeitos opostos de forças opostas em direção ao pólo puxam a camada externa do cinetócoro para longe da camada interna do cinetócoro, distanciando-se fisicamente e impedindo que a Aurora B quinase fosforile os complexos Ndc80.

As proteínas Ndc80, em um estado não fosforilado, fortalecem a ligação dos microtúbulos existentes e exibem maior afinidade por microtúbulos adicionais. Essas mudanças permitem que os microtúbulos formem ligações estáveis com o cinetócoro.

A fixação bem-sucedida de cromátides irmãs aos pólos opostos do fuso puxa os cromossomos para frente e para trás para assumir uma posição equidistante dos dois pólos, na placa metafásica.

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