18.8:

18.8: Шпиндель в сборе

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

3,595 Views

•

02:50 min

•

April 07, 2021

Overview

Сборка веретена происходит по трем, часто сосуществующим, путям – центросом-опосредованному пути, хроматин-опосредованному пути и микротрубочек-опосредованному пути – которые в совокупности вносят свой вклад в формирование прочного веретенообразного аппарата.

В большинстве клеток центросомы являются основными центрами зарождения микротрубочек. В центросом-опосредованном пути G2-профазанный переход вызывает созревание центросом и увеличение зарождения микротрубочек. Прогрессивное зародышеобразование приводит к образованию массива микротрубочек, исходящего из обеих центросом. Плюс-концы этих микротрубочек ищут и захватывают хромосомы через свои кинетохоры.

Зарождение микротрубочек, опосредованное хроматином, происходит вблизи хромосом, движимое ядерным белком Ran-GTP, который существует в высоких концентрациях вблизи хромосом. Ран-ГТФ связывается с импортин-бета, вызывая высвобождение его груза, факторов сборки шпинделя (SAF). SAF способствуют локализованному зародышеобразованию микротрубочек в непосредственной близости от хромосом.

Существующие микротрубочки также способствуют дальнейшему формированию микротрубочек через опосредованный микротрубочками путь зарождения микротрубочек. Белковый комплекс, аугмин, связывается с существующими микротрубочками и опосредует рекрутирование гамма-тубулинового кольцевого комплекса (gammaTuRC) для инициирования зародышеобразования. Опосредованное микротрубочками зарождение способствует увеличению плотности микротрубочек внутри веретена, повышая его прочность.

В результате сборки шпинделя получается биполярный массив микротрубочек, содержащий три категории микротрубочек. Кинетохорные микротрубочки (K-MTs) связывают хромосомы с полюсами веретена. Астральные микротрубочки (A-MTs) расходятся в направлении клеточной коры и помогают в позиционировании веретена. Микротрубочки без кинетохора (nK-MTs) не соединяются с кинетохорами, но служат для разделения полюсов и обеспечивают стабильность веретена.

Transcript

Во время деления эукариотических клеток микротрубочки собираются вокруг дублированных хромосом в биполярный массив, образуя веретенообразный аппарат. Сборка шпинделя осуществляется с помощью нескольких взаимодействующих механизмов.

Сборка веретена начинается после того, как две центросомы расположены на противоположных концах клетки. В клетках животных веретенообразные столбы расположены в центросомах.

Центросомы созревают и образуют биполярные микротрубочки, где минус-конец закреплен на полюсе веретена, а плюс-конец расходится наружу.

В то же время многофункциональные ферментные комплексы, называемые M-Cdk, фосфорилируют несколько компонентов ядерной оболочки, вызывая разрушение ядерной оболочки и подвергая конденсированные хромосомы воздействию цитоплазмы.

Зарождение микротрубочек в центросомах порождает три типа микротрубочек. Межполярные микротрубочки исходят от противоположных полюсов, плюсы которых перекрываются, создавая антипараллельную решетку в средней зоне веретена. Микротрубочки кинетохора имеют свои плюсовые концы связаны с кинетохорами открытых хромосом. Астральные микротрубочки имеют свои плюсовые концы контакта и взаимодействуют с клеточной корой, располагая полюс веретена.

В отсутствие центросом митотические хромосомы помогают в сборке ацентросомального веретена. Митотические хромосомы активируют ядерный белок Ran-GTP. Активированный Ran-GTP индуцирует высвобождение белков, стабилизирующих микротрубочки, из белковых комплексов в цитозоле. Локальная активация этих факторов способствует локализованному зародышеобразованию и стабилизации микротрубочек.

Несколько моторных белков, зависящих от микротрубочек, также вносят свой вклад в сборку и стабилизацию веретена.

Динеин связывает плюс-концы астральных микротрубочек с компонентами клеточной коры и притягивает полюса веретена к клеточной коре. В средней зоне веретена кинезин-5 связывается с межполярными микротрубочками-концами, проталкивая их друг мимо друга и создавая силу, которая раздвигает полюса.

Кинезин-14 сшивает межполярные микротрубочки в средней зоне веретена и создает напряжение, которое стягивает полюса вместе. Кинезин-4 и кинезин-10, хромокинезины, соединяют микротрубочки с хромосомными плечами, чтобы отодвигать хромосомы от полюсов.

Баланс этих противоположных сил, создаваемых моторными белками, определяет конечную длину и положение собранного шпинделя.