Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 344
Текст из файла (страница 344)
Рис. 17.20, а). в) 20 мкм б) Рис. 17гЯЗ. Расхождение сестринских хромвтид в внвфвзе. При переходе от метафззы (о) к внвфазе (б) сестринские хроматиды внезапно разделяются и начинают двигзться к противоположным полюсам веретена деления — квк показано нв данных световых микрофотогрефиях клеток эндосперма НоетопГьиз (лилии), окрашенных меченными золотом антителами против тубулинз. (С любезного разрешения Ап<(геш Ва)ег.) Во время метафазы удерживающие вместе сестринские хроматиды когезины противодействуют растаскивающим хроматиды, направленным к полюсам силам. Анафаза начинается с внезапного нарушения когезии сестринских хроматид, что позволяет им разделиться и начать двигаться к противоположным полюсам веретена деления.
АРС С инициирует процесс, направляя ингибиторный белок еекурин на деградацию. До анафазы секурин связывается с протеазой еепаразой и ингибирует ее. Разрушение секурина в конце метафазы высвобождает сепаразу, которая теперь может отрезать одну из субъединиц когезина. Когезины отваливакггся от хромосом, и сестринские хроматиды быстро и синхронно расходятся (рис. 17.44).
Помимо секурина, АРС С воздействует также на В- и М-пиклишя, запуская их разрушение. Это приводит к потере большей части активности С<()< в анафазе. Инактивация С<()< п<ыволяет фосфатазам дефосфорилировать субстраты мишени С<(й клетки, что необходимо для завершения митоза и цитокинеза (смотри ниже).
Если АРС.'С запускает анафазу, что активирует АРС'С? Ответ известен лишь частично. Как упомянуто ранее, для активации АРС С необходим белок Сс(с20, связывающий и активпрующий АРС. С в митозе (см. Рис. 17.20, а). Сначала секурин Сбс2О неактивная сепараза ~и†активный АРС!С активная неактивныи АРС(С свпврвзе 1 расщепленные и диссоциировавшие когезины м-сей когезиновыи комплекс веретено деления по мере приближения к митозу, за счет усиления транскрипции гена увеличивается синтез Сс(с20. Затем фосфорилирование АРГ ' С способствует связыванию Сг(с20 с АРС,'С с образованием активного комплекса. Одной из киназ, фосфорилирующих и, таким образом, активирукпцих АРС С, является М СсИс.
В результате М СсПс не только запускает события раннего митоза, приводящие к анафазе, но и под готавливает клетку к прохождению анафазы. Способность М ССПс активировать Сс(с20 АРС С создает петлю отрицательной обратной связи: М Сг()с запускает регуляторный процесс, приводящий к разрушению циклинов и, следовательно. ее собственной инактивации. 17.4.1б. Неприкрепленные хромосомы блокируют расхождение сестринских хроматид: контрольная точка сборки веретена деления Обычно клетки проводят примерно половину времени митоза в метафазе, когда хромосомы выстроены в метафазной пластинке в ожидании сигнала АРС/С, с ывтафаза шмФам Рис. 17.44. Инициация расхождения сестринских хроматид комплексом АРС/С.
Активация АРС/С белком Сбс20 приводит к убиквитинированию и разрушению секурина, который в норме удерживает сепаразу в неактивном состоянии. Разрушение секурина позволяет сепаразе отрезать 5сс1, субъединицу когезинового комплекса, удерживающую вместе сестринские хроматиды (см. рис. 17.24).затем тянущие силы веретена деления растаскивают сестринские хроматиды. В животных клетках фосфорилирование киназами Сб(г также ингибирует сепарэзу (не показано]. Таким образом, инактивация СФ в анафазе (результат разрушения цнклинов) также способствует активации сепаразы в результате снятия блока еедефосфорнлирования.
Внезапная потеря когезии сестринских хроматид в начале анафазы приводит к разделеиию хроматид и позволяет силам веретена деления раста)цить их к противоположным полюсам клетки. Этот процесс иазывается расхождением хромосом. Хромосомы движутся за счет двух независимых перекрывающихся процессов. Первый процесс, называемый аиафазой А, представляет собой исходное направленное к полюсам движение хромосом, сопровождающееся укорочением кииетохориых микротрубочек.
Второй процесс, называемый аиафазой В, представляет собой расхождение самих полюсов веретена деления. иачииающееся после разделения сестринских хроматид и расхождения дочерних хромосом па некоторое расстояние тргтс. ) 7А6), АНАФАЗА А АНАФАЗА'8 (т ) скольжение мвжпопюсны» мниготрускжек противоположных полюсов относительно друг друга расталкивает полюсе; межполюснме мнкрструбсчки также удлиняются. (2) тянущая снлв напрямую воздейст- вует нв полюса н растаскивает ик укораченнв кннетохорных мииротрубачею движение дочерних хромосом по полюсам; силы слетаются в основном в кннетохорвх мнкрструбачек на плню-концах Рис. 17.46. Основные силы, разделяющие сестринские хроматиды клеток млекопитающих в анафазе. Движение хромосом к полюсам в анафазе А зависит от деполимеризации кинетохорных микротрубочек и направленного к полюсам микратрубочкового тона. В анафазе В полюса веретена деления движутся в противоположные стороны.
Считается, что за анафазу В отвечают две силы: удлинение и снольжение межполюсных микротрубочек относительно друг драв в центральной зоне веретена расталкивает полюса, а моторные белки, прикрепленные к плазматичесной мембране вблизи полюсоа, воздействуют на астральные микротрубочки и тянут полюса в противоположных направлениях к поверхности клетки.
Движение хромосом в аиафазе А зависит от двух описанных ранее иаправ ленных к полюсам сил. Первая сила создается деполимеризацией микротрубочек в кииетохоре, приводящей к потере тубулииовых субъедиииц иа плюс конце по мере движения кииетохора к полюсу, а вторая сила — микротрубочковым током, представляю)цим собой движение микротрубочек к полкусу веретена деления, где происходит деполимеризация минус концов. Относительная важность этих двух сил во время анафазы изменяется в различных типах клеток: в клетках эмбрионов, иапример, движение хромосом завис)п в основном от микротрубочкового тока, а в дрожжах и соматических клетках позвоночных — от геиерирующихся в кииетохорах сил. 1674 Часть\Ч. Внутренняя организация клетки Расхождение полюсов веретена деления в анафазе зависит от моторных белков. Этот процесс во многом похож на разделение двух центросом в раннем митозе (см. Рис, 17.30). Направленные к плюс-концам моторные белки кннезины-5, по- перечно сшивающие перекрывающиеся плюс-концы межполюсных микротрубочек, отталкивают полюса друг от друга.
Более того, динеиновые моторы, заякорнвающие плк)с-концы астральных микротрубочек в клеточном кортексе, тянут полюса в разные стороны. Несмотря на то что разделение сестринских хроматид инициирует движение хромосом анафазы А, другие механизмы также обеспечивают правильное расхождение хромосом в анафазе А и удлинение веретена деления в анафазе В. Завершение нормальной анафазы зависит от дефосфорилирования субстратов Сдк, которое в большинстве клеток является результатом АРС/С-зависимого разрушения циклинов, Если предотвратить разрушение М-циклина (например, путем создания мутантной формы, которую не узнает АРС/С), разделение сестринских хроматид обычно происходит, но движение хромосом и поведение микротрубочек в анафазе нарушены.
Относительные вклады анафазы А и анафазы В в расхождение хромосом значительно изменяются в зависимости от типа клеток. В клетках млекопитак>щих анафаза В начинается вскоре после анафазы А и заканчивается, когда веретено деления становится в два раза длиннее, чем оно было в метафазе; с другой стороны, веретена деления дрожжей и некоторых простейших используют в основном анафазу В для разделения хромосом в анафазе, и длина этих веретен деления может в 15 раз превышать метафазную длину.
17.Я.18. В телофазе разошедшиеся хромосомы упаковываются в дочерние ядра В конце анафазы дочерние хромосомы разделяются на две равные группы в противоположных концах клетки. В телофазе, финальной стадии мнтоза, два набора хромосом упаковываются в пару дочерних ядер. Первое основное событие телофазы — это разборка веретена деления, за которой следует образование ядерной оболочки. Сначала фрагменты ядерной мембраны связываются с поверхностью отдельных хромосом. Эти мембранные фрагменты сливаются и частично окружают группы хромосом, а затем объединяются с образованием ядерной оболочки. В оболочку встраиваются ядерные поровые комплексы, восстанавливается ядерная ламина, и оболочка вновь становится сопряженной с эндоплазматическим ретикулумом.
После воссоздания ядерной оболочки поровые комплексы закачивакп. ядерные белки, ядро расширяется и конденсированные митотические хромосомы переходят в свое ннтерфазное состояние, позволяющее начаться транскрипции генов. После создания новых ядер завершается мигов. Клетке остается только разделиться надвое. Ранее мы видели, как фосфорилпрование различных белков киназой М-Сг)к способствует сборке веретена деления, конденсации хромосом и разрушению ядерной оболочки в раннем митозе.
Поэтому неудивительно, что дефосфорилирование тех же самых белков необходимо для разборки веретена деления и образования дочерних ядер в телофазе. В принципе, это дефосфорилирование и завершение митоза могут запускаться инактивацией СцК активацией фосфатаз или и тем, и другим. Несмотря на то что в большинстве клеток эти процессы зависят в основном от инак- 17.4. Митоз 1675 тивации Сс1К являющейся результатом разрушения циклинов, некоторые клетки также полагаются на активацию фосфатаз. В почкующихся дрожжах, например, завершение митоза зависит от активации фосфатжгы Сг1с14, дефосфорилирующей набор участвующих в анафазе и телофазе субстратов Сс)к. 17.4.19. Мейоз — это особый вид деления ядер, участвующий в половом размножении Большинство эукариотических клеток размножается половым путем; геномы двух родителей смешиваются для производства потомства, генетически отличного от обоих родителей (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
