18.8: İğ Düzeneği

İğ düzeneği, genellikle bir arada bulunan üç yoldan (sentrozom aracılı yol, kromatin aracılı yol ve mikrotübül aracılı yol) meydana gelir ve toplu olarak sağlam bir iğ aparatı oluşturmaya katkıda bulunur.

Çoğu hücrede sentrozomlar birincil mikrotübül çekirdeklenme merkezleridir. Sentrozom aracılı yolda, G2-profaz geçişi, sentrozom olgunlaşmasını ve artan mikrotübül çekirdeklenmesini tetikler. Progresif çekirdeklenme, her iki sentrozomdan çıkan bir mikrotübül dizisiyle sonuçlanır. Bu mikrotübüllerin artı uçları kinetokorları aracılığıyla kromozomları arar ve yakalar.

Kromatin aracılı mikrotübül çekirdeklenmesi, kromozomlara yakın yüksek konsantrasyonlarda bulunan nükleer bir protein olan Ran-GTP tarafından tahrik edilir ve kromozomların yakınında meydana gelir. Ran-GTP, importin-beta'ya bağlanarak yükünün - iğ düzeneği faktörlerinin (SAF'ler)- serbest bırakılmasına neden olur. SAF'ler, kromozomların yakınında lokalize mikrotübül çekirdeklenmesini destekler.

Mevcut mikrotübüller ayrıca mikrotübül aracılı mikrotübül çekirdeklenme yolu yoluyla daha fazla mikrotübül oluşumunu destekler. Bir protein kompleksi olan augmin, mevcut mikrotübüllerle birleşir ve çekirdeklenmeyi başlatmak için gama-tubulin halka kompleksinin (gammaTuRC) toplanmasına aracılık eder. Mikrotübül aracılı çekirdeklenme, iğ içindeki mikrotübül yoğunluğunun artmasına yardımcı olarak sağlamlığına katkıda bulunur.

İğ düzeneği, üç kategoride mikrotübül içeren iki kutuplu bir mikrotübül dizisiyle sonuçlanır. Kinetokor mikrotübülleri (K-MT'ler), kromozomları iğ kutuplarına bağlar. Astral mikrotübüller (A-MT'ler) hücre korteksine doğru yayılır ve iğ konumlandırmasına yardımcı olur. Kinetokor olmayan mikrotübüller (nK-MT'ler), kinetokorlarla bağlantı kurmayı başaramaz ancak kutupları ayırmaya ve iğe stabilite sağlamaya hizmet eder.

Ökaryotik hücre bölünmesi sırasında, mikrotübüller, iki kutuplu bir dizide kopyalanmış kromozomların etrafında toplanarak iğ aparatını oluşturur. Mil montajı, birden fazla işbirliği mekanizması tarafından desteklenir.

İğ düzeneği, iki sentrozom hücrenin zıt uçlarına yerleştirildikten sonra başlar. Hayvan hücrelerinde, iğ kutupları sentrozomlarda bulunur.

Sentrozomlar, eksi ucun iğ kutbuna tutturulduğu ve artı ucun dışa doğru yayıldığı bipolar mikrotübülleri olgunlaştırır ve çekirdeklendirir.

Eşzamanlı olarak, M-Cdks adı verilen çok işlevli enzim kompleksleri, birkaç nükleer zarf bileşenini fosforile ederek, nükleer zarfın parçalanmasını ve yoğunlaştırılmış kromozomları sitoplazmaya maruz bırakmasını tetikler.

Sentrozomlardaki mikrotübül çekirdeklenmesi, üç tip mikrotübül oluşturur. Polarlar arası mikrotübüller, artı uçları üst üste binen zıt kutuplardan gelir ve mil orta bölgesinde bir antiparalel dizi oluşturur. Kinetokor mikrotübüllerinin artı uçları, açıkta kalan kromozomların kinetokorları ile bağlantılıdır. Astral mikrotübüllerin artı uçları temas halindedir ve hücre korteksi ile etkileşime girerek iğ kutbunu konumlandırır.

Sentrozomların yokluğunda, mitotik kromozomlar asentrosomal iğ montajına yardımcı olur. Mitotik kromozomlar, bir nükleer protein olan Ran-GTP'yi aktive eder. Aktive edilmiş Ran-GTP, sitozoldeki protein komplekslerinden mikrotübül stabilize edici proteinlerin salınmasını indükler. Bu faktörlerin lokal aktivasyonu, lokalize mikrotübül çekirdeklenmesini ve stabilizasyonunu destekler.

Birkaç mikrotübüle bağımlı motor protein de iğ montajına ve stabilizasyonuna katkıda bulunur.

Dynein, astral mikrotübül artı uçlarını hücre korteksi bileşenleriyle birleştirir ve iğ kutuplarını hücre korteksine doğru çeker. İğ orta bölgesinde, kinesin-5, kutuplar arası mikrotübül artı uçlarıyla birleşerek onları birbirlerinin yanından kaydırır ve kutupları birbirinden ayıran bir kuvvet oluşturur.

Kinesin-14, mil orta bölgesindeki polarlar arası mikrotübülleri çapraz bağlar ve kutupları bir araya getiren gerilim oluşturur. Kinesin-4 ve kinesin-10, kromokinesinler, kromozomları kutuplardan uzaklaştırmak için mikrotübülleri kromozomal kollarla birleştirir.

Motor proteinler tarafından üretilen bu karşıt kuvvetlerin dengesi, monte edilen milin nihai uzunluğunu ve konumunu belirler.