18.11: Разделение сестринских хроматид

При переходе от профазы к метафазе происходит снижение сцепления вдоль плеч хромосом, что приводит к разрешению сестринских хроматид. Однако остаточные когезиновые связи удерживают сестринские хроматиды вместе до перехода от метафазы к анафазе. Остаточная связь предотвращает любое преждевременное разделение сестринских хроматид, блокируя риск анеуплоидии в дочерних клетках.

В начале анафазы активируется сепараза — протеолитический фермент. Активированная сепараза расщепляет субъединицу Scc1 остаточных колец когезина, что приводит к полной потере сцепления. Сестринские хроматиды разделяются из-за отсутствия силы, удерживающей их вместе. Отсутствие сцепления позволяет силам, направленным к полюсам, действуя вдоль микротрубочек, тянуть разделенные хроматиды к полюсам веретена.

В раннем митозе контрольная точка сборки веретена (SAC) запрещает комплексу, способствующему анафазе, или циклосоме (APC/C) убиквитинировать белки, такие как секурин и циклины М-фазы, деградация которых необходима для анафазы. Только когда каждая хромосома правильно выравнивается на митотическом веретене, SAC деактивируется, обеспечивая фосфорилирование и активацию регуляторных субъединиц APC/C - CDC20 и CDH1.

CDC20 фосфорилируется Cdk1/циклином B с образованием активного APC/C-CDC20. Активный APC/C-CDC20 затем катализирует деградацию секурина, циклина А и циклина B, способствуя анафазному переходу. Поскольку активность Cdk зависит от циклина, деградация циклина B приводит к потере активности Cdk1. Потеря комплекса Cdk1/циклин B инактивирует APC/C-CDC20, но активирует другую регуляторную субъединицу, APC/C-CDH1, которая сигнализирует о завершении перехода из метафазы в анафазу. Активный APC/C-CDH1 облегчает выход из митоза и стабилизирует последующую фазу G1, предотвращая преждевременное накопление митотических циклинов.

Смена активности APC/C-CDC20 и APC/C-CDH1 имеет два существенных последствия. Во-первых, эти регуляторные субъединицы вызывают перекрывающиеся, но различные субстратные специфичности и тем самым способствуют упорядоченному переходу клеточного цикла. Во-вторых, CDC20 и CDH1 регулируются с помощью разных механизмов. Когда APC/C-CDC20 активен, CDH1 подвергается ингибирующему фосфорилированию с помощью циклина B/Cdk1, предотвращая его связывание с APC/C. Напротив, активность CDC20 ингибируется комплексом митотической контрольной точки - мультибелком (BUBR1, BUB3, CDC20 и MAD2), активируемым SAC.

В конце метафазы биориентированные хромосомы выравниваются на метафазной пластинке. Во время этой фазы кольцевые комплексы когезинового белка удерживают сестринские хроматиды вместе в области центромеры и предотвращают их разъединение.

Переход из метафазы в анафазу вызывается циклин-Cdk-индуцированным фосфорилированием мультисубъединичного фермента убиквитинлигазы – комплекса, способствующего анафазе, также известного как циклосома или APC/C. Фосфорилированный APC/C связывается с белком Cdc20, образуя активный комплекс.

Активный комплекс APC/C распознает ингибирующий белок под названием секурин, который связан с ферментом протеазой под названием сепараза. До этого признания секурин подавляет активность сепаразы.

Активный комплекс APC/C связывает секурин с белком убиквитином, нацеливаясь на его протеасомальную деградацию. Разрушение секурина высвобождает сепаразу.

Комплекс циклин-Cdk также негативно регулирует активность несвязанной сепаразы посредством ингибирующего фосфорилирования.

Активный комплекс APC/C вызывает убиквитинацию циклинов, нацеливаясь на них для протеасомной деградации. Разрушение циклина устраняет ферментативную активность циклин-зависимых киназ или Cdk.

Инактивация Cdks позволяет ферментам фосфатазы дефосфорилировать сепаразу и предотвращает Cdk-опосредованное ингибиторное рефосфорилирование сепаразы. Дефосфорилирование позволяет ферменту сепаратазе расщеплять когезиновый кольцевой комплекс, который удерживает сестринские хроматиды вместе.

Расщепление когезина приводит к абсолютной потере когезии сестринских хроматид, отмечая переход от метафазы к анафазе. Потеря когезии позволяет сестринским хроматидам разделяться и перемещаться к противоположным полюсам веретена.