Mil aparatı - Spindle apparatus
Olarak , hücre biyolojisi , mil düzenek (ya da mitotik iğ ) belirtir sitoskeletal yapı , ökaryotik hücreler olduğu sırasında oluşan hücre bölünmesi ayrı için kardeş kromozomlardalerde kız arasında hücreler . Bu sırasında mitotik olarak adlandırılır mitoz , genetik olarak özdeş kız hücreler üreten bir işlemi sırasında veya öz değişmesine ait mil mayoz üreten bir işlem gamet yarı sayısı ile kromozom ana hücre.
Kromozomların yanı sıra, iğ aparatı yüzlerce proteinden oluşur . Mikrotübüller , makinelerin en bol bulunan bileşenlerini oluşturur.
Mil yapısı
Mikrotübüllerin kromozomlara bağlanmasına, iğ oluşumunu aktif olarak izleyen ve erken anafaz başlangıcını önleyen kinetochore aracılık eder . Mikrotübül polimerizasyonu ve depolimerizasyon dinamik sürücü kromozom kongresi. Mikrotübüllerin depolimerizasyonu kinetokorlarda gerilim oluşturur; kardeş kinetokorların zıt hücre kutuplarından çıkan mikrotübüllere bipolar bağlanması, karşıt gerilim kuvvetleri çiftleri, kromozomları hücre ekvatorunda hizalar ve onları yavru hücrelere ayrılmaya hazırlar. Her kromozom iki odaklı, anafaz başlar ve sonra cohesin , çiftler kardeş kromatidler ait ulaşım imkanı kopmuş olan kardeş kromozomlardalerde zıt kutuplara.
Hücresel iğ aparatı, iğ mikrotübüllerini , kinesin ve dinein moleküler motorlarını, yoğunlaştırılmış kromozomları ve hücre tipine bağlı olarak iğ kutuplarında bulunabilen herhangi bir sentrozom veya aster içeren ilişkili proteinleri içerir . Mil aparatı, enine kesitte belli belirsiz elipsoiddir ve uçlarda incelir. Mil orta sonda olarak bilinen geniş orta kısmı olarak, anti-paralel mikrotübüller ile paketlenmiştir kinesinlerin . İğ kutupları olarak bilinen sivri uçlarda, mikrotübüller çoğu hayvan hücresindeki sentrozomlar tarafından çekirdeklenir . Acentrozomal veya anastral iğler, sırasıyla iğ kutuplarında sentrozom veya aster içermez ve örneğin çoğu hayvanda dişi mayoz bölünme sırasında meydana gelir. Bu durumda, bir Ran GTP gradyanı, iş mili mikrotübül organizasyonu ve montajının ana düzenleyicisidir. Olarak mantarlar , iğ arasında meydana mil kutup gövdeleri gömülü çekirdek zarfına mitoz sırasında yıkmak değildir.
Mikrotübül ilişkili proteinler ve iğ dinamikleri
Dinamik instabilite olarak bilinen bir süreçle iğ mikrotübüllerinin dinamik uzaması ve kısalması, büyük ölçüde mitotik iğ şeklini belirler ve iğ orta bölgesinde kromozomların uygun hizalanmasını destekler. Mikrotübülle ilişkili proteinler (MAP'ler), dinamiklerini düzenlemek için orta bölgedeki ve iğ kutuplarındaki mikrotübüllerle birleşir. γ-tübülin bir uzmanlaşmış tübülin varyantı bir halka kompleksi olarak adlandırılan halinde birleşmektedir γ-Turč çekirdeklerin α / β tübülin polimerizasyonunu heterodimer mikrotübüllere. γ-TuRC'nin pericentrozomal bölgeye alınması, mikrotübül eksi uçlarını stabilize eder ve onları mikrotübül düzenleme merkezinin yakınında sabitler . Mikrotübül ile ilişkili protein Augmin, mevcut mikrotübüllerden yeni mikrotübülleri çekirdeklendirmek için γ-TURC ile birlikte hareket eder.
Mikrotübüllerin büyüyen uçları, orta bölgedeki kinetokorlarla ilişkilerini teşvik etmek için artı uç mikrotübül izleme proteinlerinin (+TIP'ler) etkisiyle felakete karşı korunur. CLIP170 , HeLa hücrelerinde mikrotübül artı uçlarının yakınında lokalize olduğu ve prometafaz sırasında kinetokorlarda biriktiği gösterilmiştir . CLIP170'in artıları nasıl tanıdığı belirsizliğini koruyor olsa da, homologlarının felakete karşı koruduğu ve kurtarmayı desteklediği gösterilmiştir, bu da CLIP170'in artı uçları stabilize etmede ve muhtemelen onların kinetokorlara doğrudan bağlanmasına aracılık etmede bir rolü olduğunu düşündürmektedir. İnsanlarda CLASP1 gibi CLIP ile ilişkili proteinlerin , artı uçlara ve dış kinetokora lokalize olduğu ve kinetokor mikrotübüllerin dinamiklerini modüle ettiği de gösterilmiştir (Maiato 2003). De toka homologları Drosophila , Xenopus ve maya sistemlerinin doğru mil için gereklidir; memelilerde, CLASP1 ve CLASP2, anafazda uygun mil düzeneğine ve mikrotübül dinamiklerine katkıda bulunur. Artı uç polimerizasyonu, mikrotübüllerin büyüyen uçlarını doğrudan bağlayan ve diğer +TIP'lerin bağlanmasını koordine eden EB1 proteini tarafından daha da yönetilebilir.
Bu mikrotübül stabilize edici proteinlerin etkisine karşı çıkan, kromozom birleşmesini ve bipolaritenin elde edilmesini teşvik etmek için mitotik iğin dinamik yeniden şekillenmesine izin veren bir dizi mikrotübül depolimerize edici faktördür . Kinesin -13 süper ailesinin MAP'ların iyi çalışılmış memeli MCAK ve dahil ilişkili mikrotübül depolimerizasyonu aktivitesi artı uç yönlendirilmiş motor proteinlerinin bir sınıfı içerir Xenopus XKCM1. MCAK, stabilize edici +TIP aktivitesi ile doğrudan rekabette felaketi tetikleyebileceği kinetokolarda büyüyen mikrotübül uçlarına yerleşir. Bu proteinler , protofilament yapısında kinesin salınımına ve mikrotübül depolimerizasyonuna neden olan destabilize edici konformasyonel değişiklikleri indüklemek için ATP hidrolizinin enerjisini kullanır . Aktivitelerinin kaybı, çok sayıda mitotik defekt ile sonuçlanır. Ek mikrotübül destabilize edici proteinler arasında , mitotik iğin yeniden şekillenmesinde ve anafaz sırasında kromozom ayrılmasını teşvik etmede rolleri olan Op18/ statmin ve katanin bulunur.
Bu MAP'lerin aktiviteleri, bu proteinlerin birçoğu Aurora ve Polo benzeri kinaz substratları olarak hizmet ederek, mil montajı sırasında uygun mikrotübül dinamiklerini korumak için dikkatlice düzenlenir .
Mil aparatının düzenlenmesi
Düzgün oluşturulmuş bir mitotik iğde, çift yönlü kromozomlar, kromozomlara kabaca dik yönlendirilmiş iğ mikrotübülleri ile hücrenin ekvatoru boyunca hizalanır, artı uçları kinetokorlara gömülü ve eksi uçları hücre kutuplarına sabitlenir. Bu kompleksin kesin oryantasyonu, doğru kromozom ayrımı sağlamak ve hücre bölünme düzlemini belirlemek için gereklidir. Bununla birlikte, iş milinin nasıl organize olduğu belirsizliğini koruyor. Bu alanda sinerjik olan ve birbirini dışlamayan iki model baskındır. Olarak arama ve yakalama modeli , mil ağırlıklı centrosomal mikrotübül organize merkezleri (MTOCs) arasında kutuplara ayrılması ile düzenlenmektedir. İğ mikrotübülleri sentrozomlardan çıkar ve kinetokokları 'arayan'; bir kinetokoru bağladıklarında stabilize olurlar ve kromozomlar üzerinde gerilim uygularlar. Alternatif bir kendi kendine montaj modelinde, mikrotübüller, yoğunlaştırılmış kromozomlar arasında acentrozomal çekirdeklenme geçirir. Hücresel boyutlar, motor proteinler aracılığıyla antiparalel mikrotübüllerle yanal ilişkiler ve kinetokorlara uçtan eklemeler ile sınırlandırılan mikrotübüller, doğal olarak hücre ekvatoru boyunca hizalanmış kromozomlarla iğ benzeri bir yapı benimser.
Sentrozom aracılı "ara ve yakala" modeli
Bu modelde, mikrotübüller mikrotübül düzenleme merkezlerinde çekirdeklenir ve sitoplazmayı kinetokorları 'aramak' için hızlı büyüme ve felakete uğrar. Bir kinetokoru bağladıklarında, stabilize olurlar ve dinamikleri azalır. Yeni mono-yönelimli kromozom, bağlı olduğu kutbun yakınında, karşı kutuptan bir mikrotübül kardeş kinetokoru bağlayana kadar uzayda salınır. Bu ikinci ek, mitotik iğe kinetokor ekini daha da stabilize eder. Yavaş yavaş, çift yönlü kromozom, sentromerin her iki tarafında mikrotübül gerilimi dengelenene kadar hücrenin merkezine doğru çekilir ; Kongre kromozomu daha sonra anafaz başlangıcı kardeş kromatitlerin kohezyonunu serbest bırakana kadar metafaz plakasında salınır.
Bu modelde, mikrotübül organize edici merkezler hücre kutuplarına lokalizedir, bunların ayrılması mikrotübül polimerizasyonu ve bipolar, artı-uç yönelimli kinesinlerin aracılık ettiği iş mili orta bölgesinde birbirine göre antiparalel iğ mikrotübüllerinin "kayması" ile yönlendirilir. Bu tür kayma kuvvetleri, yalnızca mitozun erken döneminde iğ kutup ayrılmasını değil, aynı zamanda geç anafaz sırasında iğ uzamasını da hesaba katabilir.
Mitotik milin kromatin aracılı kendi kendine organizasyonu
Centrozomların mitotik iğ organizasyonunu büyük ölçüde dikte ettiği arama ve yakalama mekanizmasının aksine, bu model, mikrotübüllerin kromozomların yakınında asentrozomal olarak çekirdeklendiğini ve kendiliğinden anti-paralel demetler halinde birleştiğini ve iğ benzeri bir yapı benimsediğini öne sürer. Heald ve Karsenti'nin klasik deneyleri, Xenopus yumurta ekstraktlarında kuluçkaya yatırılan DNA kaplı boncukların etrafında fonksiyonel mitotik iğler ve çekirdeklerin oluştuğunu ve sentrozomların ve kinetokorun yokluğunda bipolar mikrotübül dizilerinin oluştuğunu göstermektedir. Gerçekten de, omurgalı hücrelerinde sentrozomların lazerle ablasyonunun ne iğ düzeneğini ne de kromozom ayrılmasını engellemediği gösterilmiştir. Bu şema altında, mitotik iğin şekli ve boyutu, çapraz bağlanan motor proteinlerin biyofiziksel özelliklerinin bir fonksiyonudur.
Ran GTP gradyanı ile kromatin aracılı mikrotübül çekirdeklenmesi
Küçük GTPaz Ran (Kromozom yoğunlaşması 1 veya RCC1 Düzenleyicisi) için guanin nükleotid değişim faktörü, çekirdek histonlar H2A ve H2B aracılığıyla nükleozomlara bağlanır. Böylece, mitotik kromatinin çevresinde bir GTP'ye bağlı Ran gradyanı üretilir. RCC1 ile kaplanmış cam boncuklar, Xenopus yumurta ekstraktlarında mikrotübül çekirdeklenmesini ve bipolar iğ oluşumunu indükleyerek , Ran GTP gradyanının tek başına iş mili montajı için yeterli olduğunu ortaya çıkarır. Gradyan, β/a'yı içe aktaran taşıma proteinleri yoluyla inhibitör etkileşimlerden iğ düzeneği faktörlerinin (SAF'ler) salınmasını tetikler. Bağlanmamış SAF'ler daha sonra mitotik kromatin etrafında mikrotübül çekirdeklenmesini ve stabilizasyonu teşvik eder ve iğ bipolaritesi mikrotübül motor proteinleri tarafından düzenlenir.
Mil montajının düzenlenmesi
Mil montajı, büyük ölçüde mitotik kinazlar tarafından katalize edilen fosforilasyon olayları tarafından düzenlenir. Sikline bağımlı kinaz kompleksleri (CDK'ler), mitoz sırasında translasyonu artan mitotik siklinler tarafından aktive edilir. CDK1 (ayrıca CDC2 olarak da adlandırılır) memeli hücrelerinde ana mitotik kinaz olarak kabul edilir ve Cyclin B1 tarafından aktive edilir. Aurora kinazlar, uygun iş mili montajı ve ayrımı için gereklidir. Aurora A , sentrozomlarla birleşir ve mitotik girişi düzenlediğine inanılır. Aurora B , kromozomal yolcu kompleksinin bir üyesidir ve kromozom-mikrotübül bağlanmasına ve kardeş kromatid kohezyonuna aracılık eder. PLK olarak da bilinen polo benzeri kinaz, özellikle PLK1 , mikrotübül dinamiklerini düzenleyerek iğ bakımında önemli rollere sahiptir.
Mitotik kromozom yapısı
DNA replikasyonunun sonunda, kardeş kromatitler , her bir yavru hücreye bölünmesi neredeyse imkansız olan amorf bir karışık DNA ve protein kütlesinde birbirine bağlanır. Bu sorunu önlemek için, mitotik giriş, kopyalanmış genomun dramatik bir şekilde yeniden düzenlenmesini tetikler. Kardeş kromatitler birbirinden ayrılır ve çözülür. Kromozomların uzunluğu da hayvan hücrelerinde yoğuşma adı verilen bir süreçte 10.000 kata kadar kısalır. Yoğunlaşma, fazda başlar ve kromozomlar, metafazda iş milinin ortasında hizalandıkları zaman, maksimum çubuk şeklindeki yapılara sıkıştırılır. Bu mitotik görülen klasik bir “X” bir şekil verir kromozom her yoğunlaştırılmış kardeş kendi uzunlukları boyunca bağlı kromatid ile cohesin de, çoğu zaman merkezi, proteinler ve birleştirilmiş sentromer .
Bu dinamik yeniden düzenlemeler, genomun doğru ve yüksek doğrulukta ayrılmasını sağlamak için hayati derecede önemli olsa da, mitotik kromozom yapısı anlayışımız büyük ölçüde eksik kalır. Bununla birlikte, birkaç spesifik moleküler oyuncu tanımlanmıştır: Topoizomeraz II, DNA dolaşmalarının bozulmasını katalize etmek için ATP hidrolizini kullanır ve kardeş kromatit çözünürlüğünü destekler. Kondensinler, kromozom yoğunlaşmasını desteklemek için ATP-hidrolizini de kullanan 5 alt birimli komplekslerdir. Xenopus yumurta özütlerindeki deneyler, aynı zamanda , mitotik kromozom sıkışmasının önemli bir düzenleyicisi olarak bağlayıcı Histon H1'i de içermiştir.
Mitotik iğ düzeneği kontrol noktası
İş mili oluşumunun tamamlanması, iş mili düzeneği kontrol noktası olarak adlandırılan hücre döngüsünde çok önemli bir geçiş noktasıdır . Bu kontrol noktasının zamanına kadar kromozomlar mitotik iğine düzgün şekilde bağlanmamışsa, anafazın başlangıcı gecikecektir. Bu iğ düzeneği kontrol noktasının başarısızlığı anöploidi ile sonuçlanabilir ve yaşlanma ve kanser oluşumunda rol oynayabilir.
Mil aparatı oryantasyonu
Hücre bölünmesi oryantasyonu doku mimarisi, hücre kaderi ve morfogenez için büyük önem taşımaktadır. Hücreler, sözde Hertwig kuralına göre uzun eksenleri boyunca bölünme eğilimindedir . Hücre bölünmesinin ekseni, iş mili aparatının oryantasyonu ile belirlenir. Hücreler, iğ aparatının iki sentrozomunu bağlayan hat boyunca bölünür. Oluşumdan sonra, iğ aparatı hücre içinde rotasyona uğrar. Sentrozomlardan kaynaklanan astral mikrotübüller, belirli kortikal ipuçlarına doğru çekildikleri hücre zarına ulaşırlar. In vitro , kortikal ipuçlarının dağılımı, yapışkan model tarafından belirlenir. İn vivo polarite ipuçları , hücre köşelerinde lokalize olan Üç hücreli bağlantıların lokalizasyonu ile belirlenir . Kortikal ipuçlarının uzaysal dağılımı, son iğ aparatı oryantasyonunu ve hücre bölünmesinin müteakip oryantasyonunu belirleyen kuvvet alanına yol açar.
Ayrıca bakınız
Referanslar
Dış bağlantılar
-
İlgili çoklu ortam Mil cihaz ortak bir havuz deposundan en
