Генетика
  Домой Медицинский фото атлас Психология отношений Медицинские видео ролики Медицинская библиотека Консультация врача  
Генетика:
Генетика
Аномалии хромосом
Биология клетки
Генетика врожденных пороков
Генетика рака - опухолей
Молекулярная генетика
Наследственные синдромы
Цитогенетика - исследование хромосом
Лечение наследственных болезней
Фармакогенетика
Рекомендуем:
Необходимое:
Книги по медицине
Видео по медицине
Фотографии по медицине
Консультации врачей
Форум
 

Механизмы стабилизации веретена деления

• В отсутствие хромосом цитастеры расходятся полностью и не могут образовать веретена

• Хромосомы стабилизируют геометрию веретена и входящие в него микротрубочки путем связывания микротрубочек цитастеров со своими кинетохорами

• Веретено может образоваться в отсутствие центросом, хотя при этом оно образуется медленнее и не содержит астральных микротрубочек

• Образование центросомального веретена включает процесс нуклеации микротрубочек хромосомами, а также функционирование нескольких различных типов моторных белков микротрубочек

По мере образования веретено стабилизируется хромосомами, их кинетохорами и моторными белками, которые связываются с микротрубочками и доставляют необходимые компоненты веретена.

Для образования основных форм веретена особенно важны белковые моторы, которые связывают соседние микротрубочки противоположной полярности. Такие микротрубочки находятся там, где перекрываются две звездчатые структуры, и при образовании сшивок, даже в отсутствие поблизости хромосом, создается веретенообразная структура по длине близкая к обычному веретену. Однако в отсутствие хромосом веретено неустойчиво и постепенно теряет микротрубочки.

Каким образом связывание хромосом с образующимся веретеном предотвращает потерю микротрубочек? Ответить на этот вопрос непросто, и, вероятно, в процесс вовлекаются несколько разных механизмов. Каждый из кинетохоров хромосомы организует микротрубочки звездчатых структур в специальный пучок, называемый кинетохорным пучком, который соединяет кинетохор с полюсом. Включение микротрубочек в состав волокна кинетохора ноги пучка увеличивает их устойчивость по сравнению с другими микротрубочками веретена.

Это характерно для значительной части микротрубочек в каждой астральной структуре; обычно в метафазе около 30-40% из 1200— 1500 микротрубочек в веретене стабилизируются, связываясь с кинетохором. Поскольку каждая хромосома содержит два кинетохора, образование кинетохорного пучка связывает два полюса веретена вместе, что приводит к еще большему взаимодействию между микротрубочками астральных структур.

Пока происходит организация кинетохорного пучка, каждая астральная структура также отбирает и накапливает разнообразные белки, способствующие стабилизации микротрубочек. Некоторые из них являются структурными белками и организованы в рыхлый матрикс веретена, окружающий микротрубочки. Например, когда из ядра выходит белок ядерного митотического аппарата (NuMA) и фосфорилируется CDK1, он накапливается в веретене.

Этот белок присоединяется к различным белковым моторам веретена, тем самым связывая микротрубочки и стабилизируя их. Стабилизирующая роль компонентов матрикса существенна, однако не настолько, как кинетохоров. В зрелом веретене продолжительность существования микротрубочек, связанных с кинетохором, в 10 раз превышает таковую для других микротрубочек веретена.

Интересно, что биполярное веретено может образовываться в отсутствие центросом. Это происходит в процессе самоорганизации, при котором случайно нуклеированные микротрубочки собираются в двухполюсную структуру с участием хромосом и белковых моторов микротрубочек. Такой «ацентросомальный» путь сборки веретена характерен для всех высших растений, а также для мейоза, происходящего на ранних стадиях развития некоторых животных. Возможно, что он представляет собой эволюционно более древний предшественник образования веретена с участием центросом и что он маскируется присутствием центросом.

В пользу такой точки зрения говорит тот факт, что даже клетки млекопитающих, обычно содержащие центросомы, при их отсутствии могут формировать двухполюсное веретено. Этот факт прекрасно иллюстрирует способность клеток вырабатывать множество различных механизмов для выполнения одной и той же задачи.

При ацентросомальной сборке веретена поблизости от каждой хромосомы образуются короткие микротрубочки. В этом процессе принимают участие белки, расположенные на поверхности хромосом. Эти микротрубочки вначале ориентируются случайно, а затем под действием моторных белков организуются в параллельные пучки. Главную роль в процессе играют моторы, которые сразу связываются с двумя противоположно ориентированными микротрубочками и одновременно движутся в направлении плюс-конца каждой из них. Вначале эти белки ориентируют микротрубочки поблизости от хромосомы, просто располагаясь по их длине и образуя сшивки.

Затем, двигаясь к плюс-концу каждой микротрубочки, моторы сортируют их на две группы параллельных поляризованных микротрубочек, с совпадающими плюс-концами. Белковый мотор может оставаться там в связанном состоянии, тем самым поддерживая структуру. В этом процессе сборки веретена также участвуют белковые моторы, находящиеся на плечах хромосом и называемые хромокинезинами. Отчасти их роль заключается в том, чтобы связать микротрубочки, находящиеся поблизости от хромосом, с тем чтобы они по мере образования веретена оставались в его центре.

После сортировки микротрубочки в пределах каждой из структур связываются вместе своими минус-концами с помощью моторов, движущихся к этим концам (например, цитоплазматического динеина и HSET), тем самым придавая всей конструкции форму веретена. Процесс самосборки происходит вблизи каждой хромосомы и носит независимый характер. Образующиеся при этом многочисленные веретена затем сливаются в одно большое веретено с широкими полюсами. Структурные белки и другие компоненты матрикса (например, NuMA), которые транспортируются к минус-концам микротрубочек, т. е. к формирующемуся полюсу, скрепляют структуру и стабилизируют область полюсов.

Если центросомы не являются необходимыми компонентами образования двухполюсного веретена, то почему тогда они присутствуют на полюсах у большинства клеток млекопитающих в митозе? Одна из причин может заключаться в том, что центросомы более выгодны с кинетической точки зрения и обеспечивают более быстрое образование веретена. Это важно, поскольку при развитии организма часто веретено должно формироваться синхронно и очень быстро. Другая причина в том, что полюса веретена, образованные центросомами, содержат цитастеры, которые отсутствуют у полюсов веретена, образующегося по ацентросомальному пути.

При позиционировании веретена в клетке эти структуры определяют положение борозды деления при цитокинезе. Эта сторона функционирования астральных структур имеет критическое значение в последующем развитии организма. Наконец, наряду со своей ролью центра организации микротрубочек, центросома выполняет в клетке и другие функции (например, участвует в образовании первичных ресничек и в продвижении клетки по циклу). Ассоциация центросом на каждом из полюсов веретена служит удобным и надежным механизмом, гарантирующим, что каждая новая клетка унаследует копию этой важной органеллы.

Сборка веретена деления без центросом
Процесс нуклеации микротрубочек вокруг хромосом происходит случайным образом.
Когда микротрубочки формировались, три типа белковых моторов принимают совместное участие в их организации в биполярные структуры, расположенные вокруг хромосом.

- Читать далее "Значение центромеры и кинетохора"


Оглавление темы "Митоз":
  1. Гены белков промежуточных филаментов
  2. Перспективы изучения промежуточных филаментов
  3. Схема митоза и его фазы
  4. Характеристика фаз митоза
  5. Образование и строение веретена деления
  6. Микротрубочки веретена деления
  7. Образование и строение центросомы
  8. Механизмы формирования митотического веретена деления
  9. Механизмы стабилизации веретена деления
  10. Значение центромеры и кинетохора
Загрузка...

   
MedUniver.com
ICQ:493-344-927
E-mail: reklama@meduniver.com
   

Будем рады вашим вопросам и отзывам: