Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 341
Текст из файла (страница 341)
М-Сс11с инициирует сборку веретена деления в профаве В начале митоза внезапное усиление активности М Сс1к инициирует сбор ку веретена. В животных клетках две центросомы расходятся, двигаясь вдоль ядерной оболочки, и плюс концы микротрубочек между ними переплетаются с образованием межполюсных микротрубочек развивающегося веретена деления. Одновременно в центросомах значительно увеличивается содержание кольцевого комплекса у-тубулина, что усиливает способность центросом нуклеировать новые микротрубочки.
Этот процесс называется созреванием г1енгггросом, 17.4. Митоз 1б57 Многочисленные моторные белки обеспечивают разделение центросом в раннем митозе. В профазе основнукь работу совершают направленные к минус-концам моторные белки динеины, расположенные на плюс-концах микротрубочек. Эти моторы заякорены в клеточном кортексе или ядерной оболочке, и их движение в наььравлении минус-концов микротрубочек приводит к расхождению ценгросом (см. Рис. 17.30).
После разрушения ядерной оболочки в конце профазы взаимодействия между центросомными микротрубочками и клеточььььль кортексом позволяют актив-миозиновым пучкам кортекса растаскивать центросомы дальше. Наконец, моторы кинезины-5 поперечно сшивают перекрывающиеся антипараллельные концы межполкьсььььх микротрубочек и окончательно разделяют полюса (см. Рис. 17.30). Рав>н>весне между накладываемыми различными типами моторных белков противоположно направленными силами определяет конечную длину веретена деления. Динеин и кинезин-5 обычно способствуют расхождению центросом и увеличивают длину веретена. Белки кинезины-14 способствуют обратному процессу: они представляют собой направленные к минус-концам моторы и взаимодействуют с микротрубочками одного полюса, одновременно двигаясь к минус-концу антипараллельной микротрубочки другого; в результате они стремятся сблизить полюса. Неизвестно, как клетка регулирует равновесие между противоположно направленными силами для создания веретена деления нужной длины (рис.
17.32). М-Сь(к и другие митотические протеинкиназы необходимы для разделения и созревания центросом. М-Сь(к и Ангога-А фосфорилируют кинезины-5 и, таким образом, стимулируют расхождение центросом. Апгога-А и Р)к также фосфорили рукьт компоненты центросомы и этим способствуют их созреванию. 17.4.9. Для завершения сборки веретена деления в животных клетках необходимо разрушение ядерной оболочки Центросомы и микротрубочки животных клеток расположены в цитоплазме и отделены от хромосом двойной мембраной ядерной оболочки (см.
главу 12). Очевидно, для прикрепления сестринских хроматид к веретену деления необходимо удаление этого барьера. Более того, многие моторные белки и регуляторы микро- трубочек, способствующие сборке веретена, связаны с хромосомами внутри ядра. Разрушение ядерной оболочки позволяет этим белкам выполнять важные функции по сборке веретена деления.
Разрушение ядерной оболочки — это сложный, многоэтапный процесс, начинающийся, по-видимому, с фосфорилирования киназой М-Сььк нескольких субъединиц крупного ядерного порового комплекса в ядерной оболочке. Это запускает разборку поровых комплексов и их диссоциацию из оболочки. М-Сь)1ь также фосфорилирует компоненты ядерной ламины — лежащего под оболочкой структурного каркаса. Фосфорилирование компонентов ламины и нескольких белков внутренней ядерной мембраны приводит к разборке ламины и расщеплению оболочки на небольшие везикулы.
17.4.10. В митозе значительно усиливается нестабильность микротрубочек В большинстве интерфазных животных клеток цитоплазматические микро- трубочки выходят из единственной центросомы. Как обсуждалось в главе 1б, микротрубочки в этой интерфазной структуре находятся в состоянии динамической 165В ЧастЬ Фг ВНУт))ЯННЯЯ оРганизас(иЯ каетки а) Рис. 17.32. Влияние противоположно направленных моторных белков на длину веретена в почкуккцихся дрожжах. а) Дифференциальная интерференционная контрастная микрофотография митотической дрожжевой клетки Веретено деления окрашено зеленым, а положение полюсов веретена отмечено краснымострелкомш У дрожжей ядерная оболочка во время митоза не разрушается, и веретено образуется внутри ядра. На (б-г) веретена деления окрашены флуоресцентными антитубулиновыми антителами.
6) Нормальная дрожжевая клетка. в) Оверзкспрессия направленного к минус-концу моторного белка Кагз (белка кинезина-14) приводит к патологически коротким веретенам деления. г) Оверзкспрессия направленного к плюс-концам моторного белка Сгп8 (белка кине вин-5) приводит к патологически длинным веретенам деления. По-видимому, в этих клетках длина веретена деления определяется равновесием между противоположно направленными моторными белками (о, с любезного разрешения Кепу В!оогп; б-а из уу.
5ацпбегз, Ч. Сепбуе! апс) М. Я. Ноут, ало!. Вю!. Сея 8: 1025-1033, 1997. С любезного разрешения Агпепсап 5осгету Гог Се(! Вю)ову.) нестабгсггьиостгд при которой отдельные микротрубочки либо удлиняются, либо укорачиваются и случайным образом переключаются между этими состояниями. Переключение от удлинения к укорочению называется кптастрофогг, а переключение от укорочения к удлиггеггикг — спасением (см. рис.
!6.16). Для уравнове шивания потери полностью исчезающих за счет деполимеризации микротрубочек псгстоянно создаются новые. Вход в митоз сигнализируег о резком изменении микротрубочек клетки. Интерфазная структура микротрубочек, представляющая собой небольпюе число длинных 17.4. Митоз 1б59 филаме>гсов, преобразуется во множество коротких динамических микротрубочек, окружающих каждую центросому.
Во время профазы и особенно прометафазы и метафазы (см. приложение 17.1) время полужизни микротрубочек значительно снижается. Усиление нестабильности микротрубочек, наряду с упомянутым ранее усилением способности центросом к их нуклеации, приводит к образованию удивительно плотных и динамических микротруГючек веретена, идеально подходящих для захвата сестринских хроматид. М-СпК по крайней мере частично, инициирует эти изменения поведения микротрубочек за счет фосфорилирования двух классов белков, контролирующих динамику микротрубочек (см.
главу 1б): связанных с микротрубочками моторных белков и ассоциированных с микротрубочками белков (МАР). Эксперименты на бесклеточных экстрактах яйцеклеток Хепориз, позволяюшие воспроизвести многие процессы клеточного цикла, пролили свет на роль этих регуляторов в контроле динамики микротрубочек. Если к таким экстрактам добавить центросомы и флуоресцентный тубулин, центросомы будут нуклеировать флуоресцентные микротруГючки, что позволяет наблюдать поведение отдельных микротрубочек методом замедленной видеомикроскопии. Микротрубочки в митотических экстрактах отличаются от микротрубочек интерфазных экстрактов в основном увеличением частоты катастроф, характеризующихся внезапными переключениями от медленного роста к быстрому укорочению.
В митозе динамика микротрубочек управляется двумя классами белков. Белки катастрофины (факторы катастроф) дестабилизируют микротруГючки за счет увеличения частоты катастроф (см. Рис. 1б.1б). Одним из этих белков является родственный кинезину белок, не служащий мотором. МАР, с другой стороны, обладают противоположным влиянием и различными способами стабилизируют микротрубочки: они могут увеличивать частоту спасений, при которых микротрубочки переключаются от укорочения к росту, и либо увеличивать скорость роста, либо снижать скорость укорочения.
Таким образом, изменения активности катастрофинов или МАР могут сделать микротрубочки более динамичными в М-фазе за счет увеличения об>цей скорости деполимеризации микротрубочек или снижения общей скорости их полимеризации, или и того, и другого. В экстрактах яйцеклеток Хепориз частота катастроф и стационарная длина микротрубочек определяются равновесием между единственным типом катастрофинов и единственным типом МАР (рис. 17.33). Это равновесие, в свою очередь, управляет сГюркой веретена деления, поскольку слишком длиш>ые или слишком короткие микротрубочки не способны образовать нормальное веретено. Одним из спосоГюв регуляции длины микротрубочек являются фосфорилирование киназой М-Сок этого МАР и снижение его способности стабилизировать микротрубочки. Даже если активность катастрофина остается постоянной на протяжении всего клеточного цикла, равновесие между двумя противодействующими друг другу активностями смещается в сторону усиления динамической нестабильности микротрубочек.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
