Image courtesy of Paul Maddox, University of North Carolina, Chapel Hill, USA. Scale bar, 5

Во время митозов микротрубочки кинетохор развивают силы, которые в конечном счёте тянут хромосомы к полюсам веретена. Многочисленные исследования выявили вклады, вносимые во время этого процесса микротрубочками кинетохор по сравнению с силами, генерируемыми самими кинетохорами. Однако результаты варьировали в зависимости от исследуемой системы и были иногда ограничены неспособностью отличать кинетохорные мкротрубочки от других микротрубочек веретена.

Maddox et al. попытались отличать эти две модели, используя fluorescent-speckle microscopy веретен в экстрактах яиц Xenopus. Предпосылкой для этого метода является низкий уровень ко-полимеризации fluorescent-tubulin субъединиц с немеченными субъединицами в микротубулярный полимер и тем самым создаются reference метки, которые позволют отслеживать перемещения индивидуальных субъединиц внутри полимера (показано зеленым на Рис.; кинетохоры избирательно мечены красным). Используя этот подход, Maddox et al. попытались ответить на вопрос, действительно ли кинетохорные микртрубочки тянут в направлении полюсов веретена.

Они показали что во время метафзы микротрубочки кинетохор do flux, и тем самым создают натяжение кинетохор. После наступления анафазы эти микротрубочки переключаются на деполимеризацию в кинетохорах. Это вместе с перемещением в направлении полюсов, по-видимому и движет хромосомы в направлении полюсов. Варьирующее переключениме между персистирующией полимеризацией и деполимеризацией часто обнаруживается в анафазе. Авт. полагают, что переключение на полимеризацию создает удерживающий ('clutch') механизм, который предупреждает отсоединение микротрубочек вследствие строгих сил.

На основании этого исследования выявляются новые ньюансы динамики веретена. В частности, авт. предполагают, что все кинетохоры являются фундаментально бистабильными и что разные поведения, такое как осцилляции хромосом, зависят от разных flux скоростей внтури микротубулярного полимера. Эта работа иллюстрирует мощь fluorescent-speckle микроскопии и ключевыую роль этого инструмента для анализа функции цитоскелета в живых клетках.

Kitamura, E. et al.
Kinetochores generate microtubules with distal plus ends: their roles and limited lifetime in mitosis.
Dev. Cell 18, 248–259 (2010)
Article

Во время митоза сестринские хроматиды закреплены на митотическом веретене ( микротрубочках, происходящими из полюсов веретена) своими центромерами с помощью кинетохор. Микротрубочки могут также генерироваться на кинетохорах, хотя их роль и регуляция неясны. Kitamura et al. установили, что у Saccharomyces cerevisiae, микротрубочки собираются на кинетохорах рано в митозе и взаимодействуют с микротрубочками из полюсов веретена, чтобы облегчить загрузку кинетохор на них.

Микротрубочки состоят из α-β-tubulin гетеродимеров, ориентация которых определяет их плюс и минус концы. Авт. сконструировали и изучили линию S. cerevisiae, в которой центромера хромосомы 3 флюоресцентно мечена и может быть активирована, чтобы запустить сборку кинетохоры. Помимо этой ситуации они исследовали кинетохоры до их взаимодействия с микротрубочками из полюсов веретена в нормальном митозе. Микротрубочки были видны, отходящими от кинетохор до их соединения с микротрубочками из полюсов веретена, с наиболее удаленными от кинетохор плюс концами. Но как они генерируются?

Белки. сопровождающие плюс концы (Stu2, Bim1 и Bik1), располагаются на плюс концах микротрубочек, чтобы облегчить их удлинение. Выпячивания микротрубочек из кинетохор и их нуклеация были дефектными в Stu2-мутантных клетках, тогда как дефектным было только вытягивание их в Bim1- или Bik1-мутантных клеток, указывая тем самым на роль Stu2 как в генерации, так и удлинении микротрубочек кинетохор.

Какова же функция испускаемых кинетохорами микротрубочек? Авт. наблюдали, что они взаимодействуют с микротрубочками из полюсов веретена вдоль всей их длины, параллельным и анти-параллельным образом, это приводило к загрузке кинетохор на микротрубочки из полюсов веретена в большинстве клеток. Более того, микротрубочки кинетохор появлялись чаще, если возникала задержка во взаимодействиях кинетохор с микротрубочками из полюсов веретена и они быстро исчезали из кинетохор, как только кинетохоры оказывались на микротрубочках из полюсов веретена. Эти данные указывают на то, что микротрубочки кинетохор генерируются до взаимодействия кинетохор с микротрубочками из полюсов веретена, чтобы облегчить это важное событие митоза.