Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 342
Текст из файла (страница 342)
17.4.11. Митотические хромосомы помогают сборке биполярного веретена деления В процессе сГюрки веретена деления хромосомы — не просто пассивные пассажиры. Создавая локальное окружение, благоприятствующее нуклеации и стабилизации микротрубочек, они играют активную роль в образовании веретена. (660 Часть зтс вйутренняя организация кяетки 10 мкм 2,5 Х я 20 Й й 1,5 о Б 1,0 :я' 0,5 интерфазный митотический митотический митотический экстракт экстракт экстракт экстракт беэ МАР 0 без МАР и катастрофина Рис. 17.33.
Экспериментальные доказательства того, что равновесие между катастрофинами и МАР влияет на частоту натастроф и длину микротрубочек. Интерфазные или митотические яйцеклетки Кепориз инкубировали с центросомами и флуоресцентным тубулином. Эа поведением нуклеированных в центросомах отдельных ми кротруб очек наблюдали при помощи флуоресцентной видеомикро скоп и и.
Как и ожидалось, в митотических экстрактах частота катастроф выше, чем в интерфазных. Удаление из митотических экстрактов определенного МАР (носящего название Хгпар215) увеличивает частоту катастроф, т. е. МАР ингибирует катастрофы, Ингибирование специфического катастрофина (родственного к и не зину белка Мса(г) значительно снижает частоту катастроф, т. е. в митотических экстрактах этот фактор отвечает за стимуляцию катастроф. Таким образом, частота катастроф зависит от равновесия между МАР и катастрофином. Вверху показаны флуоресцентные микрофотографии микротрубочек, образовавшихся при различных экспериментальных условиях; обратите внимание, что чем выше частота катастроф, тем короче микротрубочки.
(Из а. Тоогпеызе ет а(., ЛЮГ. Сед Вю(, 2: 13-19, 2000. С любезного разрешения издательства Масгп(рап РоЬШЬегз Стф) Влияние хромосом можно показать, изменив при полгггщи тонкой стеклянной иглы их положение в клетке после сборки веретена. В некоторых метафазных клетках, если сместить одну хромосому, вокруг нее немедленно образуется масса новых микротрубочек веретена, а микротрубочки в первоначальном месте расположения хромосомы быстро деполизгеризук>тся.
Данное свойство хромосом, по видимому, зависит от связанного с хроматином фактора обмена гуаниновых нуклеотидов (С)ЕГ); СЕР заставляет небольшую цитогглаззгатическук> ОТРазу гсап связывать СТР вместе СТ)Р. Активированная Кап сгТР, которая также участвуег в ядерном транспорте (см. главу 12), высвобождает белки стабилизации микротрубочек из бел ковых комплексов в цгггозоле, стимулируя локальную нуклеацию и стабилизацию микротрубочек вблизи хромосом.
Именно способность хромосом стабилизировать и организовывать микротру. бочки позволяет клеткам образовывать биполярные веретена деления в отсутствие центросом, как обсуждал<гсь ранее. Предполагают, что сборка бесцентросомных веретен начинается с нуклеации и стабилизации микротрубочек вокруг хромосом. Затем моторные белки, в особенности представители семейства кинезинов-5 (см.
рис. 17.30), поперечно сшивают микрогрубочки в антипараллельной ориентации и расталкивают их минус концы. Кинезины 4 и 10 на плечах хромосом также способствуют отталкиванию минус концов от хромосом. Затем динеин, кинезин 14 и различные связывающие миг<у с концы белки поперечно сшивают минус концы ми кротрубочек вместе с образованием двух полюсов веретена деления (рис.
17.34). Клетки, в которых центросомы в норме отсутствуют, например, клетки выс ших растений и многие <юциты животных, используют зависящий от хромосом процесс самоорганизации для сборки веретен деления. Этот процесс также применяется для сборки веретен в некоторых зародышах насекомых, развитие которых индуцировано без оплодотворения (т.е.нартеногенетичегки); поскольку обычно центросома приходит из сперматозоида при оплодотворении им яйцеклетки (см. главу 21),митотические веретена деления в таких партеногенетических эмбрионах развивают<я без центросом (рис.
17.35). Даже в клетках, в которых центросомы в норме содержатся. хромосомы помогают организовать микротрубочки веретена и при помощи различных моторных белков могут способствовать сборке биполярно ЮэйЕЗЙИами'4г4111 Рис. 17.34. Самоорганизация веретена деления моторными белнами. Митотические хромосомы стимулируют локальное образование Яап-6ТР (не показано). Кап-0ТР активирует белки, нуклеирующие микротрубочки вблизи хромосом. Моторные белки кинезинь<-б (см. Рис.
17.30] составляют из этих микротрубочек антипараллельные пучки, а направленные к плюс-концам кинезины-4 и-10 прикрепляют микротрубочкн к плечам хромосом и отталкивают от них минус-концы. Моторы динеин и кинезин-14, а также и другие белки, сосредотачивают эти минус-концы в двух полюсах веретена деления. 1662 Часть,)1/,Вй)гуренняя организация апатии полюса веретена деления Рис. 17.35.
Сборка биполярного веретена деления без центросом в пвртеногенетических зародышах насекомого 5с/ога (грибного комарика). Микротрубочки окрашены зеленым, хромосомы — кросным. На верхней флуорес— звезда центной микрофотографии показано нормальное веретено, образованное с центросомами в оплодотворенном зародыше 5с!ого.
На ншкней микрофотографии показано веретено деления, образованное без центросом в зародыше, чье развитие началось без оплодотворения. Обратите внимание, что веретено с центросамами несет лучевую структуру в полюсах, тогда как у веретена, образованного без центросом, такой структуры нет. Оба типа веретен способны 1О мкм растаскивать реплицированные хромосомы. (Из В. де 5а~пт РЬа)!е апд уу. 5цагувп, 1 Сей Вю/. 3-1391, 1998. С любезного разрешения издательства Тле аос/ш/е!)ег Оп )уегцту Рге ее) 141: 138 го веретена деления после удаления центросом. Несмотря на то что образующееся в таком случае ве)тетено деления способно нормально разделять хром/к'омы, у него нет астральных микротрубочек, отвечаккцих за расположение веретена в животных клетках; в результате веретено часто оказывается неправильно расположенным, что приводит к нарушениям цитокинеза.
17.4.12. Кинетокоры гзрикрегзлякзт сестринские хроглатнды к веретену депения После сборки биполярной микротрубочковой структуры вторым основным этапом образования веретена деления является прикрепление этих микротрубочек к хромосомам. Микротрубочки веретена прикрепляются к сестринским хромати дам в кипе/вохорпх, крупных многослойных белковых структурах, образуюп1ихся на гетерохроматине в це!Оромерной области хромосом (рис. 17.36). Плюс концы кинетохорных микротрубочек погружены в специализированные сайты на кинетохо рах. Кинетохоры животных клеток несут 10 — 40 таких сайтов, тогда как кинетохоры дрожжей — всего один.
Каждый сайт связывания содержит белковое кольцо, окру жаюшее микротрубочку вблизи кончика и крепко удерживаю!цее ее в кинетохоре, но не мешающее добавлению или удалению тубулиновых субъединиц (рис. 17.37). Регуляция полимеризации и деполимеризации плюс-конца кипе!охора играет крити ческую роль в контроле движения хромосом на веретене, как мы обсудим позднее. Несущие центр!комы клетки используют механизм «/!писка и захвата» для при крепления своих митотических хромосом к веретену. Динамические плюс концы микротрубочек исходят из центросом и в конт!е концов захватывают кинетохор сестринской хроматиды. В клетках легких тритона, на которых в микроскоп можно наблюдать событие захвата, кинетохор сначала связывается с боковой поверхностью микротрубочки, а затем быстро скользит вдоль нее к центросоме.
Латеральное прикрепление быстро преобразуется в концевое. Одновременно растущие из противоположного полюса веретена деления микротрубочки прикрепляются к кинетохору на противоположной стороне хромосомы, и образуются биполярные связи (рис. 17.38). реплицированная хромосома центро обл хромо тохор кинетохорные икротрубочки б) хроматида а) направление движения хроматиды анафазная хроматида кинетохор погруженные в кинетохор микротрубочки 1 мкм Рис. 17.36. Кинетохор.
а) Флуоресцентная микрофотография метафазной хромосомы, окрашенной ДНК-связывающим флуоресцентным красителем и человеческими антителами, взаимодействующими с определенными кинетохорными белками. Деа кинетохора, каждый из которых связан с одной хроматидой, окрашены красным. 6) Схема метафазной хромосомы. Две сестринские хроматиды прикреплены к плюс концам кинетохо рных микротрубочек. Кинетохоры образуют бляшки на поверхности центромеры. Число связанных с метафазным кинетохором микротрубочек изменяется от 1 в почкующихся дрожжах до 40 в некоторых клетках млекопитающих. в) Электронная микрофотография анафазной хроматиды и прикрепленных к ее хинетохору микротрубочек.
Обычно хинетохоры обладают трехслойной структурой, но показанный здесь (из зеленой водоросли) кинетохор исключительно сложен и несет дополнительные слои, (о, с любезного разрешения В. К. Вг)п)г)еу; в, из 1 О. Ркрп Неарз апс) С С. Еош)ге, Яизт 1 Вю) 5сб 23: 71-92, 1970.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
