Gachet, Y. et al. Mechanism controlling perpendicular alignment of the spindle to the axis of cell division in fission yeast. EMBO J.23, 1289–1300 (2004)
In eukaryotic cells, the mitotic spindle is positioned perpendicular to the axis of cell division during mitosis. Reporting in EMBO Journal, Gachet et al. now propose a mechanism for coordinating spindle orientation and cell division in fission yeast.
Working model for the establishment of spindle orientation by Myo2p. Cytoplasmic microtubules arise from spindle pole bodies early in the cell cycle. Kar9p bound to the tail of Myo2p interacts with Bim1p bound near the ends of these microtubules. Polarized actin cables, organized by cap components such as Bni1p and Bud6p, provide tracks for Myo2p to move to the bud tip (steps 1-3). Myosin-dependent transport, possibly in conjunction with Kip3p-dependent microtubule shortening, draws the spindle towards the bud.
Авт. использовали линию, в которой ген α2-tubulin был нагружен green fluorescent protein (GFP) для изучения динамики веретена in vivo. Ранее ими было установлено in vitro, что при разрушении актинового цитоскелета (используя ингибитор актина latrunculin), ориентация веретена оказывается недейственной и что начало анафазы - когда сестринские хроматиды разделяются - задерживается. Эти находки теперь подтверждены и на живых клетках.
Когда проанализировали поведение астральных микротрубочек, которые отходят от двух полярных тел веретена, то Gachet et al заметили, что ориентация веретана, которая обычно нуждается в одновременном соединении астральных микротрубочек от обоих полюсов к определенной области на противоположных сторонах медиального клеточного кортекса - который они назвали astral microtubule interaction zone (AMIZ). Однако, в обработанных latrunculin клетках астральные микротрубочки, по-видимому, не контактируют с клеточным кортексом и расположение веретена оказывается недейственным.
Является ли соединение астральных микротрубочек с AMIZ существенным для ориентации веретена? Все данные подтверждают это. Анализ мутантных линий, которые дефектны по nucleation астральных микротрубочек от тел полюсов веретена, показывает, что ориентация веретена недееспособна, а начало анафазы задержано. Высокая пропорция неправильно ориентированных веретен с соотв. задержкой начала анафаз выявляется также в мутантных по актину линиях, а также в клетках, обработанных latrunculin.
Эти данные также подтверждают, что актин-содержащие комплексы в медиальном кортексе клетки, который необходим для взаимодействий астральных микротрубочек, важны для ротации веретена и начала анафазы. Более того, авт. показали, что астральные микротрубочки взаимодействуют с актином медиального клеточного кортекса посредством двух type-V myosins, и , оба они необходимы для ротации веретена.
Чтобы исследовать более детально, где астральные микротрубочки взаимодействуют с клеточным кортексом, авт. использовали GFP слитый , белок, который локализуется исключительно на cytokinetic actomyosin ring (CAR) в митозе. Эта кольцевая структура формируется в центральной плоскости делящейся клетки и совпадает с центром AMIZ. Будучи сжатым, CAR управляет сборкой перегородки деления. Gachet et al. показали, что астральные микротрубочки первыми контактируют с AMIZ и затем, по-видимому, движутся в направлении CAR.
Гомолог anillin необходим для помещения перегородки деления в центре клетки и , следовательно, для центрального расположения CAR. В отсутствие Mid1, веретёна ротируют, но неспособны стабилизироваться, это и задерживает начало анафазы.
Итак, Gachet et al. предполагают существование двухсоставного механизма по позиционированию веретена у делящихся дрожжей - ориентация веретена нуждается в ротационных силах, которые создаются за счёт одновременного присоединения астральных микротрубочек к AMIZ на противоположных стронах клеточного кортекса и если оно располагается корректно, то взаимодействия астральных трубочек от, по крайней мере, одного полярного тела веретена, с CAR и стабилизирует это положение.
Working model for the establishment of spindle orientation by Myo2p. Cytoplasmic microtubules arise from spindle pole bodies early in the cell cycle. Kar9p bound to the tail of Myo2p interacts with Bim1p bound near the ends of these microtubules. Polarized actin cables, organized by cap components such as Bni1p and Bud6p, provide tracks for Myo2p to move to the bud tip (steps 1-3). Myosin-dependent transport, possibly in conjunction with Kip3p-dependent microtubule shortening, draws the spindle towards the bud.