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细胞生物学杂志。2015年12月21日;211(6): 1103–1111.
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审查

三十年的搜索和捕获:有丝分裂纺锤体组装的复杂性

摘要

细胞分裂是由一种基于微管的自组装大分子机器(称为有丝分裂纺锤体)实现的。1986年,Kirschner和Mitchison提出,通过经历生长和分解的动态循环,微管可以寻找染色体。动粒对微管的捕获逐渐将染色体连接到双极纺锤体。30年后,“搜索和捕获”仍然是主轴装配的基石。然而,已经发现了多种促进机制,例如通过扩散梯度调节微管动力学、空间选择性运动活动以及染色体结构的适应性变化。我们讨论了这些机制如何确保主轴快速装配,并且误差最小。

“搜索和捕获”的起源

丹尼尔·马齐亚(Daniel Mazia)在他对有丝分裂周期的开创性评论中大胆地指出:“自一个世纪前有丝分裂被发现以来,我们对它所了解的一切都不如这一发现本身那么令人眼花缭乱。”(马齐亚,1987年). 这句话反映了Mazia(以及整个领域)对缺乏细胞分裂的机械理解的失望。尽管已经收集了大量关于有丝分裂器(纺锤体)的现象学数据,但控制其组装的原理仍然难以捉摸。有趣的是,在“搜索与捕获”(s&C)假说最初提出后仅仅一年,Mazia的作品专业就出版了(Kirschner和Mitchison,1986年). 如果Mazia读过这篇论文(1987年的评论中没有引用),他可能会改变立场。事实上,S&C提供了第一个看似合理的机制来驱动动物细胞中的纺锤体组装,并标志着该过程从描述过渡到分子研究。

S&C假说源于微管动态不稳定性的发现(Mitchison和Kirschner,1984年). 与其他细胞骨架丝形成鲜明对比的是,典型微管的正端在生长和收缩期间振荡,这是由αβ-微管蛋白亚基的增加和丢失引起的。当细胞进入有丝分裂期时,收缩事件的频率急剧增加,将更长、更稳定的间期微管细胞骨架转变为两个由重复中心体核化的动态放射阵列。在生长阶段,微管尖端移动数微米以上,其轨迹可能会因生长阶段的不同而不同。这种独特的行为启发了动态不稳定性的发现者,他们提出微管可以“搜索”位于其范围内的目标,最终会被不断增长的微管击中(图1 A). 如果目标能够“捕获”和“覆盖”微管,从而抑制其动力学,那么这样的撞击将导致目标和中心体之间形成稳定的连接。在纺锤体组装的背景下,提出的靶点是动粒,即位于每个有丝分裂染色体着丝粒上的成对大分子组装体。因此,S&C机制将逐步将多个单个染色体合并到一个共同的双极微管阵列中,微管的负端会聚在中心体上,正端朝向赤道(图1 A).

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微管S&C组装有丝分裂纺锤体。(A) S&C假说经典公式中设想的事件序列。在复制的中心体上有核的微管形成两个放射状排列(蓝色和橙色)。动态不稳定的微管探索空间,直到生长的正末端遇到动粒(洋红色)。这种接触导致微管的捕获和部分稳定(由微管和动粒的颜色变为绿色表示)。捕获的微管将单个动粒连接到中心体(纺锤极)。在这种情况下,每个动粒最终都附着在微管上,尽管纺锤体组装的持续时间因过程的随机性而发生显著变化。(B) 蝾螈肺细胞中动粒捕获微管的直接可视化(根据里德和亚历山大,1990年). 由于细胞尺寸较大,单个染色体通常位于微管密度较低的区域,长时间保持静止,然后突然以超过30µm/min的速度向两极移动(箭头)。极向运动开始后立即固定的组装纺锤的免疫荧光显示动粒与单个微管(箭头)相互作用。请注意,初始接触不是到正端,而是到微管壁(即横向相互作用)。时间单位为分:秒。(C) S&C的效率和保真度取决于动粒方向和距中心体的距离。位于纺锤赤道和纺锤轴交叉点附近的染色体有合理的机会形成适当的两栖附着物(1)。位于纺锤体外围的染色体减少了捕获微管的机会(2和3)。相反,位于中心体附近的染色体暴露于高密度的单极微管(4和5)中,这会导致两个姐妹动粒错误地附着到同一纺锤体极(联丝体附着;4)或只附着一个动粒(单极体附着;5)。

在提出假说不到四年后,染色体捕获微管的现象在活细胞中被直接观察到(Hayden等人,1990年;里德和亚历山大,1990年). 这些优雅的研究证实,染色体并入纺锤体的第一步是动粒和单个微管之间的直接接触(图1 B). 这一点和类似的观察结果与S&C的概念一致。然而,正如细胞生物学中常见的那样,S&C生来就是一个直观的卡通,而不是一个可测试的模型。动态不稳定性是否构成一种搜索行为,其效率足以将所有染色体合并到一个共同的纺锤体中,这一问题直到最初提出该假设近十年后才得到解决。第一次理论评估表明,动态不稳定的微管实际上会比传统的稳定生长的细丝更快地找到目标(Holy and Leibler,1994年). 然而,通过完全无偏随机S&C在人类细胞中找到所有46条染色体所需的绝对时间是有丝分裂典型持续时间的数倍(Wollman等人,2005年). 此外,与微管建立适当的连接将取决于染色体在新生纺锤体中的位置(图1 C). 这些考虑意味着存在其他促进主轴装配的因素,近年来已经确定了一系列此类机制。这些研究中出现的一个共同主题是,S&C依赖于空间选择性的生化途径,这些途径促进动粒附近微管的形成,并在最大程度接触纺锤体微管的区域差异地结合分子马达来定位染色体。此外,细胞形状的有序变化和动粒的适应性结构有助于染色体与纺锤体的正确连接。总之,这些促进机制确保微管和动粒之间的随机相遇会导致所有染色体快速而低错误地并入有丝分裂器。

梯度制导

在最初的S&C配方中,由重复中心体成核的微管放射状排列被认为是纺锤形微管的唯一来源。然而,随着中心体和染色体之间距离的增加,微管末端的密度和捕获概率迅速降低,在典型的纺锤体组装的10-15分钟内,一个200-nm的小动粒只有很小的机会被来自15–20µm远的中心体的微管接触(Wollman等人,2005年). 如果动粒附近的微管密度增加,可以克服这个问题,并且已经确定了多种机制,选择性地促进微管成核,稳定染色体附近微管加末端,从而形成与动粒相连的微管束,称为动粒纤维(K-fibers)。

染色体臂在有丝分裂中的作用曾被比作“葬礼上的尸体”;组成基因组大部分的DNA提供了诉讼的理由,但并不积极参与该事件(马齐亚,1961年). 然而,将病毒DNA注射到青蛙卵中,或在中期卵提取物中孵育的质粒DNA包被的珠子,在缺乏中心体或动粒的情况下诱导纺锤体样结构的形成,这一观点受到了质疑(Karsenti等人,1984年;Heald等人,1996年). 据了解,有丝分裂染色质以促进纺锤体微管组装的生化梯度的形式散发出“芳香”。

最显著的梯度是RanGTP(在《福布斯》等,2015年). RanGTP是由Ran的鸟嘌呤核苷酸交换因子产生的,Ran是染色体凝聚1(RCC1)的调节器,广泛修饰染色质。相反,Ran的GTPase激活因子(RanGAP)是细胞质。RCC1和RanGAP的相反活性导致以染色体为中心的RanGTP梯度陡峭(Kalab等人,2002年,2006). 与其在核质转运中的功能类似,RanGTP从称为importins的核转运受体释放货物(Gruss等人,2001年;Nachury等人,2001年;王尔德等人,2001年). 在这些货物中,有许多蛋白质在微管聚合和组织中起作用,例如TPX2(Gruss和Vernos,2004年),纺锤体微管交联驱动蛋白XCTK2,需要RanGTP梯度才能正确定位和运动(Weaver等人,2015年),以及非特异性致死(NSL)复合物的成分,该复合物结合并稳定K纤维负端(Meunier和Vernos,2011年;Meunier等人,2015年). RanGTP诱导的纺锤形微管的一个重要来源是Augmin复合体介导的微管模板成核,它需要微管成核剂γ-微管蛋白,从而增加染色体附近微管和末端的密度(Petry和Vale,2015年)并受到TPX2的刺激(Petry等人,2013年). 除了被RanGTP从导入蛋白中释放出来外,高尔基蛋白GM130也减轻了TPX2的抑制作用,该蛋白将导入蛋白-α隔离在高尔基膜上(Wei等人,2015年). 因此,RanGTP梯度既促进了动粒附近微管的从头成核,也促进了微管向染色体生长的扩增(图2 A). 在正常情况下,这些机制增加了动粒捕获的概率。然而,如果染色质和动粒在空间上分离,梯度会错误地引导微管远离动粒。这是在具有未复制基因组的有丝分裂细胞中直接观察到的,其中大部分染色质及其相关的RanGTP梯度位于细胞外围,星状微管从中心体延伸到染色质,当K纤维形成受到抑制时,这一点尤为突出(O'Connell等人,2009年).

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染色质梯度引导主轴组件。(A) 定位于染色体的RCC1增加了RanGTP(粉红色)的局部浓度,并通过将TPX2(黄色)和非特异性致死(NSL)复合物(米色)等货物从与重要蛋白(蓝色)的抑制性相互作用中释放出来,促进微管聚合。Importin-α也在高尔基体中被隔离。位于动粒附近的微管很可能被迅速捕获,从而开始形成带有带帽负端的新生K纤维(左侧)。在动粒(红色),当RanGTP解除转运蛋白对核穿孔蛋白ELYS和Nup107–160的抑制时,微管成核受到刺激,允许γ-微管蛋白环复合物的补充(淡绿色;右侧)。在纺锤体内,模板化微管成核由Augmin(深绿色)介导,并由TPX2刺激。(B) 由于它的快速扩散,RanGTP形成了一个梯度,导致微管成核/动力学在染色体附近和远离染色体之间的差异调节。这反过来又促进了染色体及其相关的动粒微管整合成一个共同的纺锤体。(C) 通过动粒介导机制(箭头)形成的K纤维通过正端聚合生长,为星体微管生成更大的靶点。伸长的K纤维和星形微管(箭头)之间的直接接触(捕获)之后是向极地传输,并将纤维的自由端并入纺锤。时间单位为分:秒。

RanGTP被认为有助于所有后生动物细胞的纺锤体组装,但它在脊椎动物卵的第二次减数分裂中最为关键(Kalab等人,1999年;Ohba等人,1999年;王尔德和郑,1999;Dumont等人,2007年),当中心体缺失,染色体和纺锤体相对于细胞大小很小时,通过无偏S&C组装纺锤体几乎是不可能的。然而,鸡蛋中含有大量细胞物质,包括Ran途径成分,RanGTP生成物RCC1在染色体上没有显著富集或激活,这就引发了一个问题,即为什么大量未结合的RCC1不能掩盖以染色质为中心的RanGTP梯度。使用非洲爪蟾鸡蛋提取物,Zhang等人(2014)发现RCC1的细胞质池是不活跃的,因为它与Ran和Ran结合蛋白1(RanBP1)结合在一个复合物中。该机构对于RanGTP梯度和主轴组件的空间控制至关重要。

重要的是,在缺乏RanGTP梯度的情况下,染色体仍然调节微管成核和稳定性(Maresca等人,2009年)由于染色体乘客复合体(CPC)介导的第二条染色质诱导途径;Zierhut和Funabiki,2015年). CPC的激酶亚单位Aurora B局部磷酸化并灭活包括MCAK在内的微管稳定蛋白(Andrews等人,2004年;Lan等人,2004年;Sampath等人,2004年)和Stathmin/Op18(Kelly等人,2007年). Aurora B在有丝分裂过程中的空间激活通过由磷酸化组蛋白H3的激酶Haspin启动的激酶级联发生。磷酸H3直接与另一种CPC成分Survivin结合,丰富Aurora B并促进其转自磷酸化(Zierhut和Funabiki,2015年). 一种强大的核小体耗竭和回补方法爪蟾鸡蛋提取物证明组蛋白H3磷酸化是Haspin对极光B空间调节重要的唯一靶点(Zierhut等人,2014年).

通过集中在每个动粒下面的着丝粒上,CPC可以控制和纠正错误的微管附着在动粒上,从而促进染色体的生物定向,从而使染色单体附着在相反的纺锤极上,并为分离做好准备(兰普森和契斯曼,2011年). 活跃的极光B可能会扩散,并在远处磷酸化底物(Wang等人,2011年)从而也调节纺锤体内微管解聚。有趣的是,Aurora家族的另一个激酶Aurora A位于纺锤极,错误附着的染色体经常在纺锤极聚集,并产生极中心磷酸化梯度,这也有助于纠正错误(Chmátal等人,2015年;Ye等人,2015年).

在S&C的背景下,染色质附近诱导的微管生长显著加速纺锤体组装(图2 B). 新形成的微管靠近动粒有助于快速捕获。此外,RanGTP似乎直接作用于动粒,减轻对包含核孔蛋白和γ-微管蛋白的复合物的抑制(Bernis等人,2014年;Yokoyama等人,2014年)并激活TPX2生成动粒相关微管(图2 A;Tulu等人,2006年). 一旦被捕获,位于动粒的微管的正端趋向于持续生长,从而使新生的K纤维稳定伸长(Maiato等人,2004年). 当这些纤维向外延伸时,它们提供了巨大的“触角”,这些触角很快被星体微管发现,并被整合到共同的纺锤体中(图2、B和C). 当纺锤从单极结构过渡到双极结构时,预成型K光纤的负端俘获特别明显(Khodjakov等人,2003年).

电动机构

在1986年的S&C假说中,捕获事件的分子性质没有定义,但被认为是为了抑制动粒相关微管尖端的动力学(Kirschner和Mitchison,1986年). 然而,对细胞中微管捕获的观察表明,动粒最初与微管壁接触(图1 B)这些侧向相互作用随后被微管+末端的附着物所取代(里德和亚历山大,1990年;田中等人,2005年;Magidson等人,2011年;Kalinia等人,2013年). 事实上,直接单步捕获尖端的可能性大大低于在微管长度上的任意点相遇的可能性,特别是因为微管已知在空间中旋转,这大大增强了它们搜索动粒的能力(Kalinia等人,2013年). 控制从侧向附着体到末端附着体转换的分子机制仍然不太清楚,可能是同一微管的直接转换(甘地等人,2011年). 或者,横向相互作用可以通过使动粒在纺锤内有利地定向,促进捕获其他正末端(Magidson等人,2011年,2015). 从横向相互作用到末端附着的转变涉及几个分子马达和微管解聚酶的协同活动(Shrestha和Draviam,2013年). 事实上,活细胞观察揭示的捕获的第二个基本属性是位于动粒的分子马达的活动。在侧向接触后,运动粒立即向捕获的微管负端快速移动(里德和亚历山大,1990年).

S&C假说早于纺锤体中运动蛋白的发现,在其原始形式中,重复的中心体被认为决定纺锤体的双极结构。现在人们认识到细胞质动力蛋白和一大类驱动蛋白运动蛋白通常起到驱动微管自组织和纺锤双极性的作用(Gatlin和Bloom,2010年). 分子马达的基本作用在缺乏中心体或动粒的卵子提取系统中得到了最好的说明(Heald等人,1996年)以及脊椎动物细胞中心体的消除(Khodjakov等人,2000年;Basto等人,2006年). 主轴电机以多种方式支持S&C。首先,他们产生双极微管阵列,为极化染色体运动提供轨迹,从而促进其生物定向。其次,加上末端导向电机,其作用是交联微管并将其分类为反平行阵列,包括驱动蛋白-5(Eg5/Kif11)和驱动蛋白-12(Xklp2/Kif15),建立纺锤轴,而负末端导向电机(包括驱动素-14(XCTK2/HSET)和动力蛋白)提供平衡力并作用于聚焦纺锤极(图3,方框1和2;Walczak等人,1998年).

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主轴组件中的电机活动。微管(MT)结合马达促进双极纺锤体的形成,而染色体相关马达则驱动着动粒的正确定向和染色体向赤道的移动。方框1:当Eg5(驱动蛋白-5)电机将反平行微管滑离,其负端领先,正端朝向纺锤赤道时,电机依赖机制建立了双极性。方框2:负端导向电机,如动力蛋白,使微管的负端向前移动,从而将K纤维并入纺锤和聚焦纺锤极。框3:动粒相关动力蛋白沿着星状微管从外周向纺锤极运输染色体。方框4:加上末端导向的染色质(驱动蛋白-4和-10)向外喷射染色体臂。方框5:CENP-E(驱动蛋白-7)沿着纺锤体微管向赤道运输未附着的动粒。微管组织中心。

虽然一些马达作用于纺锤形微管来组织它们,但另一些马达存在于动粒和染色体臂上,并将它们定位在纺锤形赤道附近,在那里,条件有利于姐妹动粒从相反的纺锤极附着到微管。最近描述了这些染色体马达的等级(图3,方框3-5;Barisic等人,2014年). Dynein也存在于动粒结合池中,参与星体微管的初始捕获,促进侧向附着和染色体向纺锤极负端的运动(Yang等人,2007年). 这种力被染色体臂相关的染色质驱动蛋白-驱动蛋白-10(Kid/NOD)和驱动蛋白-4(Kif4/Xklp1)抵消,将臂推离中心体(Wandke等人,2012年). 作为这场拔河的结果,分散的染色体从细胞外围被拉到纺锤极附近(Barisic等人,2014年). 从那里,染色体随后通过动粒相关的驱动蛋白-7 CENP-E传递到纺锤形赤道(卡普尔等人,2006年;Cai等人,2009年). 有趣的是,CENP-E更喜欢指向纺锤赤道的动态性较差的微管,其中含有翻译后修饰的α-微管蛋白,但缺乏C末端酪氨酸。体外重组实验表明,CENP-E依赖性转运在去酪氨酸的微管上增强,治疗导致细胞中普遍存在的微管蛋白去酪氨酸导致染色体在远离纺锤极的随机方向上转运(Barisic等人,2015年). 因此,马达组织双极反平行微管阵列,驱动染色体运动,促进其聚集和生物定向,并受生化线索的指导,包括RanGTP诱导的梯度和αβ-微管蛋白翻译后修饰。

细胞几何的动态特征

S&C驱动的纺锤体组件受到几何约束的深刻影响,例如细胞的大小和形状以及有丝分裂开始时纺锤体部件的空间组织。由于动态微管的长度是有限的,必须存在辅助机制来防止染色体的过度散射或在可搜索的体积内主动收集染色体。在非常大的细胞中,如动物卵母细胞,染色体被肌动蛋白丝驱动成一个紧密的群(Lénárt等人,2005年). 在体细胞中,中间丝笼在间期包围着细胞核,避免了核膜破裂后染色体的分散(曼德维尔和里德,1990年). 同样,染色体也可以被通常围绕纺锤体的核膜残余物所限制(Tsai等人,2006年;Ma等人,2009年). 最近的研究表明,残留核膜对空间的分隔作用是一种基质,不仅限制了较大的有丝分裂器组件(如染色体),还创造了一个扩散屏障,将可溶性微管蛋白以及参与纺锤体区域有丝分裂调控的蛋白质聚集在一起。相反,这种屏障阻止细胞质细胞器侵入纺锤体室,以避免它们的空间位阻干扰,从而阻碍动粒和微管之间的相互作用(Schweizer等人,2015年). 有趣的是,纺锤体基质中含有诸如BuGZ之类的蛋白质,这些蛋白质具有低复杂度的疏水序列,并经历了促进微管聚合的温度依赖性相变(Jiang等人,2014年). 因此,染色体的寻找通常不是在整个细胞质中进行,而是在一个紧凑且生物化学上不同的亚细胞环境中进行,以促进纺锤体组装。影响该隔室大小、形状和组成的调节可能会间接但深刻地影响主轴组件的效率和保真度。例如,动物细胞的一个共同特征是在有丝分裂期间聚集在一起。通过扰动皮层肌动蛋白或纯机械手段阻止这种形态变化,会阻碍染色体在细胞几何中心附近聚集成一个紧密的群。这反过来限制了S&C的效率,并导致更高的染色体丢失概率(Lancaster等人,2013年;Cattin等人,2015年).

尽管将染色体聚集在纺锤体微管的范围内是必要的,但这也给S&C驱动的纺锤体组装带来了问题。在拥挤的环境中,由于染色体臂的遮挡,许多动粒对微管是不可接近的(图4 A). 微管看不见的动粒数量随着染色体数量的增加而迅速增加。计算分析表明,如果46条平均大小的染色体随机分布在一个典型大小的球形核体积内,则只有~3%的动粒可被微管利用(Paul等人,2009年). 为了克服这个问题,细胞已经发展出了一种机制,可以将染色体塑造、定向并分布成空间模式,从而在前中期将动粒主动呈现给搜索的微管(Kitajima等人,2011年;Magidson等人,2011年). 这些机制涉及到臂上染色质介导的射血力之间的相互作用(Rieder和Salmon,1994年;Vannester等人,2011年)以及由动粒相关微管马达产生的内向力,这些马达将染色体排列成围绕初生纺锤体的环形。在这种带状配置中(图4 B),动粒暴露在高密度的微管中,从而促进高效捕获。随后,更强和更稳定的末端附着允许染色体逐渐在纺锤体的中央部分重新填充。阻止染色体带形成的条件(例如,染色质失活)延长纺锤体组装,并显著增加在随后的后期不正确分离的滞后染色体数量(Magidson等人,2011年,2015).

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细胞几何形状和动态动粒。(A) S&C的效率受染色体空间组织的影响。外周染色体(蓝色)的臂将位于细胞核内部较深的动粒(红色)与星形微管(绿色)屏蔽。(B) 纺锤体组装进行阶段哺乳动物细胞中观察到的典型空间模式。在前期,复制的中心体(绿色)分离到细胞核的两侧,动粒(橙色)的分布似乎是随机的。在早中期,染色体形成环形,大多数动粒位于初生纺锤体的表面,染色体臂朝外。在形成稳定的末端动粒附着体后,染色体在纺锤体的中部重新聚居,中期在纺锤赤道均匀分布。(C) 臂部的弹射力(蓝色箭头)与动粒产生的内向力(红色箭头)相对,从而旋转着丝粒,使姐妹动粒优先朝向相反的纺锤极。请注意,较大的动粒支持更显著的旋转(顶部),而较小的动粒则与微管失去接触,从而减弱向内的力(底部)。(D) 有丝分裂不同阶段染色体结构的典型例子。请注意,染色体臂(蓝色)在前期细胞核内弯曲,但被顶射力拉直(中期和中期)。在整个有丝分裂过程中,内动粒(CENP-A;黄色)保持紧密,而外动粒(CINP-F;橙色)在前中期包围着丝粒的大部分,并在末端附着形成后(中期)紧密。

另一组不可避免地影响基于S&C的主轴组件的效率和保真度的几何约束是在着丝粒上组装的姐妹动粒的大小和相对位置(奥斯特格伦,1951年). 直观地说,位于相对两侧的小姐妹动粒将确保无误的纺锤体组装,因为它们将被着丝粒立体屏蔽,无法捕获来自同一纺锤体极的微管。事实上,当姐妹动粒并列时,共构连接的数量急剧增加(Lončarek等人,2007年;Sakuno等人,2009年). 然而,小的动粒不能非常有效地捕获微管,并且会增加纺锤组装所需的时间。有趣的是,最近的计算分析表明,S&C驱动主轴组件中效率和保真度之间的直观交互关系是不正确的。一个模型考虑了在由横向微管相互作用主导的纺锤体环境中末端附着物的形成,该模型预测,在前分裂阶段,动粒的扩大既会加速纺锤体的组装,又会抑制误差的数量(Magidson等人,2015年). 这种意想不到的协同作用是着丝粒相对于纺锤轴旋转排列的结果,这些旋转排列是由作用于动粒和染色体臂的相反作用力驱动的。较小的动粒的角度预对准程度较小,在大范围旋转期间,动粒不能与微管直接接触(图4C). 事实上,在纺锤组装的早期阶段,动粒扩大,然后在形成端对端连接时紧致动粒(图4 D)直接在细胞中观察到(Thrower等人,1996年;霍夫曼等人,2001年;Magidson等人,2015年)以及鸡蛋提取物(Wynne和Funabiki,2015年). 有趣的是,计算模型表明,一旦实现有角染色体对齐,就可以简单地因为动粒处微管的快速转换而有效地纠正错误的附着(Zaytsev和Grishchuk,2015年). 因此,在空间线索和约束的背景下,染色体结构的动态变化,以及纺锤体内微管的高周转率,促进了姐妹动粒与相反的纺锤体极的正确连接。

结论

细胞生物学是一个迅速发展的领域,短短几年后,新的观察结果经常推翻机械假说。然而,在过去30年中,我们对有丝分裂的了解,包括发现纺锤体组装所涉及的许多因素,都与科学与技术的基本原理不一致。相反,多年来阐明的许多促进机制被有机地纳入了模型中。需要强调的是,这些机制通常不是必需的:纺锤波是在没有有丝分裂梯度的情况下形成的(Maresca等人,2009年),或当关键电机的功能受阻时(Ganem等人,2005年;Gayek和Ohi,2014年)或主轴几何受到干扰(Ganem等人,2009年;Silkworth等人,2009年;Lancaster等人,2013年). 只要对S&C的最低要求(即动态微管和动粒捕捉)到位,就可以组装功能主轴。然而,在缺乏促进S&C机制的情况下,纺锤体组装的持续时间和错误染色体附着的数量急剧增加。重要的是,这两种副作用都会影响子细胞的命运:有丝分裂的延长已被证明会阻止后续细胞周期的进展(Uetake和Sluder,2010年)染色体的错误分离会引发永久性的染色体不稳定性(汤普森和康普顿,2008年). 因此,许多非必要机制的复杂性支撑了S&C极其简单的原理。

致谢

我们要感谢主轴装配领域的所有研究人员,由于空间限制,他们的重要贡献我们无法引用。我们感谢Raja Paul博士和Alex Mogilner博士、Conly Rieder博士和Helder Maiato博士在图1 A,图1 B、和图2 C.我们感谢实验室成员对手稿的有益评论。

国家卫生研究院向A.Khodjakov授予GM059363,向R.Heald授予GM057839,支持我们实验室的主轴组装工作。

作者声明没有竞争性的经济利益。

脚注

本文中使用的缩写:

中国共产党
染色体乘客复合体
S&C公司
搜索和捕获

工具书类

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文章来自细胞生物学杂志由以下人员提供洛克菲勒大学出版社