Uloga premošćujućih mikrotubula u anafazi stanične diobe

Abstract

During cell division, microtubules of the mitotic spindle segregate chromosomes by exerting forces on kinetochores, protein complexes on the chromosomes. The central question is which forces drive chromosome segregation. The current model for anaphase in human cells includes shortening of kinetochore fibers and separation of spindle poles, processes that require kinetochore-pole connections. By combining laser ablation, photoactivation and protein depletion, we show that kinetochores can separate without the attachment to the pole. This separation requires the bridging fiber, which connects sister k-fibers whereby astral microtubules do not contribute to the separation. Bridging microtubules in intact spindles slide apart together with k-fibers, indicating strong crosslinks between them. Kinetochore segregation and pole separation is slower after depletion of MKLP1/KIF23 (kinesin-6), faster after depletion of KIF4a (kinesin-4), and unaffected by reduction of Eg5/KIF11 (kinesin-5) or KIF15/Hklp2 (kinesin-12). We assume that motor-generated sliding in the bridging fibers drives pole separation and pushes k-fibers poleward, thereby working together with k-fiber shortening to segregate chromosomes.Tijekom stanične diobe, mikrotubuli u diobenom vretenu razdvajaju kromosome stvarajući sile na kinetohore, proteinske komplekse na kromosomima. Unatoč mnogim istraživanjima u ovom području, ostalo je upitno koje sile upravljaju segregacijom kromosoma. Trenutno prihvaćen model za anafazu u ljudskim stanicama obuhvaća skraćivanje kinetohornih mikrotubula i razdvajanje polova diobenog vretena, procese koji zahtijevaju vezu između kinetohore i pola. Primjenom laserske ablacije, fotoaktivacije i deplecije proteina, u ovom radu je pokazano da se kinetohore mogu razdvajati i kada nema veze sa polom diobenog vretena. Takvo razdvajanje zahtjeva antiparalelna premošćujuća vlakna, koja povezuju sestrinska kinetohorna vlakna i kližu jedan preko drugog, dok astralni mikrotubuli ne doprinose navedenom procesu razdvajanja. Također, premošćujuća vlakna u netaknutom diobenom vretenu kližu zajedno sa kinetohornim vlaknima, a to upućuje na snažnu povezanost između te dvije populacije vlakana. Brzine razdvajanje kinetohora i polova su manje nakon utišavanja MKLP1/KIF23 (kinezin-6), više nakon utišavanja KIF4a (kinezin-4) i nepromijenjene nakon inhibicije/utišavanja Eg5/KIF11 (kinezin-5) i/ili KIF15/Hklp2 (kinezin-12) proteina. Zaključak ovog rada je da premošćujući mikrotubuli kližu, vjerojatno uz pomoć motornih proteina, odgurujući tako kinetohorna vlakna sa kinetohorama, kao i polove, jedne od drugih. Takav mehanizam djeluje skupa sa skraćivanjem kinetohornih vlakana i posljedica njihovog zajedničkog djelovanja je razdvajanje kromosoma u ljudskim stanicama