Более того, Kapoor et al. сделали два интересных наблюдения. Во-первых, они открыли силы, ортогональные к оси веретена. Во-вторых, они нашли, что веретенный checkpoint белок Mad2 является, по-видимому, чувствительным к точному количеству микротрубочек к каждому кинетохору, напряжению на каждой кинетохоре или к динамичному статусу кинетохор.

Toso, A. et al. Kinetochore-generated pushing forces separate centrosomes during bipolar spindle assembly. J. Cell Biol. 184, 365–372 (2009) Article Maresca, T. J. & Salmon, E. D. Intrakinetochore stretch is associated with changes in kinetochore phosphorylation and spindle assembly checkpoint activity. J. Cell Biol. 184, 373–381 (2009) Article Uchida, K. S. K. et al. Kinetochore stretching inactivates the spindle assembly checkpoint. J. Cell Biol. 184, 383–390 (2009) http://dx.doi.org/10.1083/jcb.200811028

Образование биполярного веретена во время митозов базируется на удвоении и разделении центросом - основного центра, организующего микротрубочки (MT) в основе полюсов веретена. После образования сестринские хроматиды затем прикрепляются на кинетохорах к пучкам микротрубочек веретена, известных как kinetochore fibres (K fibres), которые происходят от противоположных центросом. Этот процесс отслеживается с помощью spindle-assembly checkpoint (SAC), который блокирует расхождение хромосом вплоть до завершения прикрепления. Три новых исследования предоставили важную информацию о силах, которые вызывают разделение центросом и о том, как SAC инактивируется после собственно прикрепления кинетохор.

Toso et al. отслеживали образование биполярного веретена используя time-lapse микроскопию в клетках, в которых кинетохорный белок MCM21R был истощен с помощью малых интерферирующих РНК. Хромосомы и MTs были мечены флюоресцентно в этих клетках. Без MCM21R инактивируется SAC и образование биполярного веретена задерживается. Истощенные по MCM21R клетки тажке имеют меньше стабильных K волокон в биполярном веретене. Характерно, что ингибирование MT depolymerase mitotic centromere-associated kinesin (MCAK) устраняет эти дефекты K волокон и делает возможным своевременное образование биполярного веретена во время прометафазы.

Эти результаты противоречат гипотезе, что кинетохоры облегчают разделение центросом во время прометафазы путем инкорпорации субъединиц tubulin на полюс концы MT и путем продукции отталкивающих сил посредством направленного к полюсам MT тока. В самом деле, маркер для растущих MTs менее обилен в митотическом веретене истощенных по MCM21R клеток, а разрушение K волокон или ингибирование MT flux задерживает образование биполярного веретена. Авт. кроме того показали, что кинетохорами генерируемые силы и митотическая киназа Aurora A кооперируют во время разделения центросом.

Maresca and Salmon, and Uchida et al., независимо исследовали роль натяжения в высвобождении SAC у мух и в клетках человека, соотв. Обе группы метили внутреннюю (или центромерную ) и наружную сторону кинетохор флюоресцентными маркерами и измеряли расстояния между двумя маркерами одной и той же кинетохоры (это служило показателем растяжения внутри кинетохор) или между внутренними маркерами двух сестринских кинетохор (это указывало на растяжение между кинетохорами). Сестринские кинетохоры, прикрепленные к MTs, обнаруживали напряжение внутри и между кинетохор. Uchida et al. установили, что низкие дозы nocodazole (MT-деполимеризующего агента) или нокдаун condensin I (белкового комплекса, который обеспечивает целостность центромерного хроматина) супрессирует натяжение внутри кинетохор, но не между кинетохорами и ингибирует высвобождение SAC . В согласии с этими находками, Maresca and Salmon наблюдали, что потеря натяжения внутри кинетохор вызывает активацию SAC. Итак, натяжение внутри кинетохор необходимо и достаточно для высвобождения SAC в основном независимо от состояния натяжения между кинетохорами.

Эти два последних исследования подтвердили, что SAC непосредственно отслеживает структурные перестройки в структуре кинетохор скорее, чем степень, с которой напряжен (stretched) центромерный хроматин.

FURTHER READING

Musacchio, A. & Salmon, E. D. The spindle-assembly checkpoint in space and time. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 8, 379–393 (2007) Article

Julien Dumont , Arshad Desai Acentrosomal spindle assembly and chromosome segregation during oocyte meiosis Trens in Cell Biol. Volume 22, Issue 5, May 2012, Pages 241–249 http://dx.doi.org/10.1016/j.tcb.2012.02.007,

У большинства эукариот половое воспроизведение базируется на специфическом типе деления, наз. мейозом, которое дает популяцию гамет. Характерной особенностью этих специализированных клеток является то, что они содержат гаплоидный набор хромосом. Этот признак является критическим для поддержания плоидностипосле оплодотворения. Происходят два последовательных клеточных деления, наз. мейоз I и II (Figure 1). при нарушении мейотичесикх делений оплодтворение может приводить к образованию анеуплоидных эмбрионов, что присодит к спонтанному аборту или врожденным уродствам [1].

Расположение и расхождение хромосом происхъодит на веретенообразной структуре, состоящей из микротрубочек, в 25 nm диаметром трубочек, состоящих из α /β-tubulin димеров. В соматических клетках животных и в сперматоцитах микротрубочки прежде всего собираются из центросом, major microtubule organizing center (MTOC), который представлен двумя ортогональными тубулиновыми цилиндрами - центриолями - внедренными в рыхлый pericentriolar material (PCM). Зарождение микротрубочек закрепление активностей обеспечивается с помощью PCM, тогда как центриоли важны для поддержания целостности центросомной структуры [2]. В делящихся клетках центросомы дуплицируются однажды на каждый клеточный цикл в G1/S фазе. С началом митоза две центросомы разделяются, чтобы сформировать два противоположных полюса митотического веретена (Figure 2).

В мейозе после двух последовательных раундов мейотических делений плоидность клеток снижается. Слияние гамет после оплодотворения восстанавливает диплоидию. У большинства видов животных расхождение хромосом во время мейоза у самок происходит на веретенах, собираемых в отсутствие MTOC, центросом. У млекопитающих мейоз ооцитов обнаруживает склонность к ошибкам и приводит в большинстве родов к анеуплоидии. Здесь рассмотрены недавние работы по образованию веретена в отсутствии центросом и сегрегация хромосом во время мейоза ооцитов у разных модельных животных.

Генерация микротрубочек веретена в отсутствие центросом возможна, поскольку сам хроматин может действовать как лишенный центросом МТОС. Первая молекулярная активность, участвующая в образовании микротрубочек вокруг мейотического хроматина, это малаяl GTPase Ran, чье активное GTP-связанное состояние генерируется локализованным в хроматине фактором обмене Regulator of Chromosome Condensation 1 (RCC1). Такое возрастание в chromatin-proximal направлении RanGTP, как полагают, способствует способствует активации некоторых spindle assembly factors (SAFs) специфически вокруг хромосом. Высокие концентрации RanGTP вокруг хроматина, как полагают, вызывают локальное высвобождение SAFs в результате импорта рецепторов, заставляющих их давать начало микротрубочкам. Сборка лишенного центросом веретена также нуждается в консервативном Chromosomal Passenger Complex (CPC), состоящем из kinase Aurora B (in vertebrates there is a meiosis-specific Aurora C that acts in parallel or substitutes for Aurora B [20]), inner centromere protein (Incenp) и chromatin-targeting subunits Survivin and Borealin/Dasra [21]. Рисунки и табл. см. в оригинале статьи