Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 343
Текст из файла (страница 343)
С любезного разрешения С5ГКО.] Рис. 17.37. Прикрепление микротрубочек к кинетокору. Предполагают, что каждый сайт несет кольцевую структуру (желлтоя), окружающую плюс-конец микротрубочкн и допускающую полимеризацию и деполимеризацию открытого плюс-конца без нарушения связывания микротрубочки и кинетохора. кинетохор кинетохорная микротрубочка + + ные + + + д) сеобааиый'кинеизхортехевптюеегмикротрубзчку Йгз(яжрепгюнее''ив одгюжзу)кю)(ыйоту)гюмпей'бжкюярным Рис. 17 38.
Захват центросомных микротрубочек кинетожзром Красная сглрелно на (о) указывает на прав- ление роаа микротрубочек, а серая сгпрелка на (е) указывает направление скольжения хромосом ) 664 Часть (тг. Внутренняя организация клетки, минус-конец кинетохорной микротрубочки полюс веретен деления + внутренний кинетохор 17.4. Митоз 1665 Как происходит прикрепление хромосом в отсутствие центросом? Один из возможных механизмов — короткие микротрубочки вблизи хромосом взаимодействуют с кинетохорами и заякориваются в их связывающих плюс-концы сайтах. Затем полимеризация этих плкю-концов может привести к росту микротрубочек от кинетохоров.
Минус-концы кинетохорных микротрубочек, как и минус-концы бесцентросомных веретен деления, в конце концов будут поперечно сшиты и сосредоточены моторными белками в полюсах веретена деления (см. рис. 17.34). 17.4.13. Би-ориентация достигается методом проб и ошибок Для успеха митоза необходимо, чтобы сестринские хроматиды в паре прикреплялись к противоположным полюсам веретена деления и при их расхождении в анафазе двигались в разные концы клетки.
Как осуществляется такое прикрепление, или би-ориеитация? Что мешает прикреплению обоих кинетохоров к одному полюсу веретена деления или прикреплению одного кинетохора к обоим полюсам? Частично ответ заключается в том, что кинетохоры сесгринских хроматид уложены в ориентации «спина к спине». Это снижает вероятность того, что оба кинетохора будут обращены к одному полюсу веретена. Однако неправильное прикрепление все равно происходит, и в работу вступают изящные регуляторные механизмы, направленные на исправление таких ошибок. Неправильное прикрепление исправляется системой проб и ошибок, основанной на простом принципе: неправильное прикрепление очень нестабильно и существует недолго, тогда как правильное прикрепление запирается в таком состоянии. Но как кинетохор чувствует правильное прикрепление? По-видимому, ответ заключается в напряженности (рис. 17.39).
Когда сестринские хроматиды правильно би-ориентированы на веретене деления, кинетохоры растаскиваются в противоположных направлениях к полюсам. Когезия сестринских хроматид препятствует этим направленным к полн>сам силам, что приводит к высокой напряженности кинетохоров. Когда хромосомы прикреплены неправильно — например, обе сестринские хроматиды прикреплены к одному полюсу веретена деления,— напряженность мала, и кинетохор посылает ингибиторные сигналы, ослабляющие связывание в сайте прикрепления микротрубочек, что приводит к отцеплению микротрубочек.
Когда случается би-ориентация, высокая напряженность кинетохора отключает ингибиторный сигнал, усиливая прикрепление микротрубочек. В животных клетках напряжение не только увеличивает сродство сайта прикрепления, но и способствует прикреплению к кинетохору дополнительных микротрубочек. Это приводит к образованию толстого кинетохорного волокни, состоящего из множества микротрубочек. Механизм чувствительности к напряжению зависит от киназы Аигога-В, связашюй с кинетохором.
Предполагают, что Ацгога-В посылает ингибиторный сигнал, снижак>щий силу прикрепления микротрубочек в отсутствие напряженности. Она фосфорилирует несколько компонентов сайта прикрепления микротрубочек, уменьшая сродство сайта к плюс-концу. Ацгога-В инактивируется при би-ориентации, снижая, таким образом, фосфорилирование кинетохора и увеличивая сродство сайта прикрепления.
После прикрепления к противоположным полюсам веретена деления хромосомы движутся туда-обратно, пока не окажутся на равном расстоянии от полк>сов. Такое расположение хромосом называется метафазной пластинкой. В клетках позвоночных хромосомы в метафазной пластинке мягко колеблются в ожидании Тббб Частв,!)7. Виутреиияяергаиваация кпетки фр СТАБИЛЬНО НЕСТАБИЛЬНО НЕСТАБИЛЬНО Рис. 17.39. Альтернативные формы прикрепления хромосом. Исходно единственная микротрубочка полюса веретена деления связывается с кинетохором одной сестринской хроматиды.
Дополнительные микротрубочки могут несколькими способами связаться с хромосомой. Микротрубочка того же полюса веретена деления может прикрепиться к другой кинетохоре хроматиды, или микротрубочки обоих полюсов могут соединиться к одному кинетохору. Однако такие неправильные способы прикрепления нестабильны, и одна из двух микротрубочек диссоциирует. Когда со вторым кинетохором связывается микротрубочка противоположного полюса веретена деления, кинетохоры сестринских хроматид чувствуют напряжение в сайтах прикрепления микротрубочек, что увеличивает сродство связывания микротрубочек. Такое правильное прикрепление закрепляется. сигнала расхождения сестринских хроматид.
Сигнал поступает с предсказуемой временной задержкой после биполярного прикрепления последней хромосомы, что мы обсудим позднее. 17.4.'з 4. На хромосомы на веретене действуют многочисленные силы Моторные белки и другие механизмы создают силы, воздействующие на хромосомы на микротрубочках веретена деления. Считают, что особенно важны три силы. Первая сила тянет кинетохор и его хромосому вдоль кинетохорной микро трубочки к полюсу веретена деления. Она создается белками самого кинсгохора. По неизвестному механизму деполимеризация на плюс конце ьгикротругючки создает силу, тянущую кинетохор в направлении полюса (рис.
17.40). Эта сила действует на хромосомы во время прометафазы и особенная важна для перемещения сестрин ских хроматид к полюсам после расхождения хромосом в анафазе (см. ниже). Любопытно, что для этой накладываемой кинегохорами направленной к полюсам силы не требуется АТР. Си~рва это может показаться маловероятным, но было показано, что очищенные кинетохоры в пробирке в отсутствие АТР остаются при. крепленными к деполимеризующимся микротрубочкам и, следователыю, движутся. Энергия для этого движения запасена в микротрубочках и высвобождается при их '1 668 з(ЖЕЪ,.(К Вй)утлое((ЙЯЯ'ф(ВГЯНИВВЦИЯ ИгПЩСИ яв «пятнышки» а) полюс - веретена деления '~,, ..фДд)(анр)й( .,Г : 2:У6УЛЙНА движущивсяпопюсу пятнышки 'Яда(5ИИЕ( ~ / г) Рис.
17.41. Микротрубочковый ток в метафазном веретене деления а) Чтобы наблюдать микротрубочкоаый ток, в живые клетки вводят очень небольшое количество флуоресцентного тубулина Образующиеся микротрубочки будут нести немного такого тубулина и в микроскоп будут выглядеть пвтнистыми. б) Флуоресцентные микрофотографии веретена деления в живой клетке эпителия легкого тритона. Хромосомы окрашены коричневым, пятнышки тубулина — красным. в) Движение отдельных пятен можно наблюдать при помощи замедленной видеомикроскопии. Через равные промежутки времени снимали изображения узкого прямоугольного участка (сглрелко) на (б), после чего их расположили последовательно для создания видеоролика изменения области во времени. Отдельные пятнышки движутся в направлении полюсов со скоросзъю около 0 75 мхм/мин, т.
е. ми кротрубочки перемещаются к полюсам. г) Длина микротрубочек в метафазном веретене деления почти не изменяется, поскольку новые субъединицы добавляются к плюс-концам микротрубочек с той же скоростью, с какой тубулиновые субъединицы удаляются с минус-концов. (б и в, из Т. 1 М(тсЬ(зоп апс( Е. О. 5а(гпоп, Нос Себ Вюб 3. Е17-21, 2001.
С любезного разрешения издательства Массой)ап РоЫ(з(эегз |Хг(.) РЕЗ ЕРНЫМ ом и д хора а) направленные к ппюс-концам моторньм белки кинеэины.4, 10 б) кинетохорная микротрубочка Рис. 17.Я2. Как противоположно направленные силы располагают хромосомы в метафазной пластинке. а) Доказательства существования полярной выталкивающей силы, отталкивающей хромосомы от полюсов веретена деления в направлении экватора. В данном эксперименте лазерный луч разрезает прометафазную хромосому, прикрепленную к одному полюсу хин етохорной микротрубоч кой.
Лишенная кинетохора часть хромосомы быстро движется от полюса, а часть с кинетохором движется к полюсу, что отражает снижение отталкивания. 6) Модель того, как две противоположно направленные силы согласованно выстраивают хромосомы в метафазной пластинке. По-видимому, направленные к плюс-концам моторные белки (ниневии-Я и кинеэин-10) на плечах хромосомы взаимодействуют с микротрубочками и создают полярную выталкивающую силу, толкающую хромосомы к экватору веретена деления (см.
рис. 17.30). Считают, что направленные к полюсам силы, создаваемые деполимериэацией в кинетохорах, и микротрубочковый ток толкают хромосомы к полюсам. полюса и движением от полюса или нейтральным состоянием, когда направленные к полюсам силы отключаются, и полярная выталкивающая сила отталкиваег хромосомы от полюсов. Переключение между этими состояниями может зависеть от напряжения кинетохоров.
Например, одна из гипотез заключается в том, что по мере движения хромосом к полюсу веретена деления увеличение выталкивающей 1670 Часть Ф. Внутренняя организация клетки силы создает напряжение в ближайшем к полюсу кинетохоре, что запускает пере ключение в АР состояние. В конце концов хромосомы выстраиваются на экваторе веретена деления. После запуска киназой М Сс((< сложных перестроек, происходя<цих в раннем митозе, клеточный цикл достигает своей кульминации — расхождения сестринских хроматид в момент перехода от метафазы к анафазе (рнс. 17 АЗ). Несмотря на то что активность М С<((< подготавливает клетку к атому событию, стимулирующий анафазу комплекс (АРС,''С) инициирует расхождение сестринских хроматид путем убиквитинирования нескольких митотических белков регуляторов и, следовательно, запуска их разру<пения (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
