跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

政府意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府网站。

Https系统

网站是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2006年12月20日；1（1）：e53。
doi:10.1371/journal.pone.0000053。

PIASgamma是人类细胞中忠实的染色体分离所必需的

劳拉·迪亚斯·马丁内斯 1, 胡安·吉梅内斯·阿宾, Yoshiaki Azuma先生, 文森特·古奇, 冈萨洛·吉梅内斯·马汀, 洛伦·拉尼尔, 邓肯·J·克拉克
附属公司

PIASgamma是人类细胞中染色体分离所必需的

劳拉·迪亚斯·马丁内斯等。 公共科学图书馆一号. .

摘要

背景：中后期转换的精确性确保了稳定的遗传。纺锤体检查点阻止后期开始，直到最后一条染色体在中期板定向，然后姐妹染色单体之间的键被移除，分离的染色单体分离到纺锤体两极。但是，姐妹分离是如何触发的还不完全清楚。

主要发现：我们确定PIASgamma是一种人类E3 sumo连接酶，需要及时有效的姐妹染色单体分离。在缺乏PIASgamma的细胞中，形成正常的中期板，但纺锤体检查点被激活，导致中期阻滞延长。即使通过耗尽hSgo1去除凝集素，姐妹染色单体仍然保持凝集，因为DNA链在着丝粒处持续存在。PIASgamma-depleted细胞不能在着丝粒或有丝分裂染色体核心正确定位拓扑异构酶II，从而在PIASgama和拓扑异构酶II之间提供功能联系。

结论：PIASgamma将拓扑异构酶II导向特定的染色体区域，这些区域在后期之前需要有效地去除DNA链。这种活性的缺乏激活了纺锤体检查点，保护细胞不被分离。因为在没有粘附素的情况下，DNA链在没有PIASgamma的情况下持续存在，所以链和粘附素环的去除必须平行调节。

PubMed免责声明

利益冲突声明

竞争利益：提交人声明，不存在相互竞争的利益。

数字

图1
图1。PIASγ缺失细胞中延长中期停滞和正确的染色体排列。
PIASγ耗尽HeLa细胞早期S期阻滞释放后的同步时间进程实验（RNA-干扰）。(A、 B类)PIASγ和Western blot分析（mit）耗尽方案 = 有丝分裂振荡；整数 = 剩余间期细胞；浴缸 = α-管蛋白）。(C类)当对照处理的细胞通过有丝分裂时，细胞周期蛋白B和磷酸化H3暂时达到峰值，而它们在PIASγ-B处理的细胞中积累（这些斑点来自mit+int细胞）。Apc2和Smc3是加载控件。(D–G型)大多数缺乏PIASγ的细胞似乎在中期停滞，直到实验结束（达到有丝分裂后约12小时）。因此，染色体逐渐过度浓缩（从D类到G公司); 箭头表示每个排列中最大的中着丝粒染色体。与诺卡唑阻止c-有丝分裂的细胞不同，缺乏PIASγ的细胞没有打开染色体臂。中期板的侧视图中可以明显看出染色体的正确排列(D、 如果)在极地视图中(E、 G公司). 在一些细胞中，一条或两条染色体从中期板上脱落(H（H）); 由于这些细胞通常表现出过度浓缩的染色体，并且由于这一阶段是在形成一个完整的中期板之后（见延时材料），我们将其描述为去浓缩中期。PIASγ和对照处理细胞的详细细胞学比较见图S1。(I–K型)细胞在中期逐渐积累(我)PIASγ缺失后（每个时间点1000个细胞得分）。中的阴影区域一、 J型显示控制有丝分裂波。(J型)后期/末期指数——大多数缺乏PIASγ的细胞未能启动后期。(K（K）)对照治疗后，诺康唑存在下c-有丝分裂中的积累或早期S期PIASγ缺失和细胞周期同步。一些缺乏PIASγ的细胞未能达到有丝分裂，这表明16小时后仅有～50%的c-有丝分裂细胞积累，而对照处理的样品中超过90%，这表明PIASγ可能也在间期中发挥作用（见图S2）。
图2
图2。PIASγ缺失细胞的活细胞延时分析。
从两个对照区和两个缺乏PIASγ的细胞区中提取的选定细胞帧，在16(A、 C类)或20小时(B、 D类)双胸苷同步释放后的时间。（支持信息包括该系列的整个领域的电影B类和D类拍摄了，以及与之对应的电影一个和C类以及图S3和表S1中每个细胞的细胞周期进程的详细分析。）(A、 B类)控制(C、 D类)PIASγ缺失细胞。右上角的数字表示释放第二个胸苷块后的时间。(一个)两个控制细胞分裂。两种情况下的有丝分裂长度（M）均为1小时14分钟（电影S1）。(B类)六个控制细胞分裂。有丝分裂较长的两个细胞用箭头表示，有丝分裂总长度用箭头表示；单元格是从电影S2中显示的字段中选择的。(C类)两个缺乏PIASγ的细胞进入有丝分裂（分别为10小时07分钟和10小时28分钟）。它们在核膜破裂后18分钟和15分钟达到中期，并在后期之前保持中期3小时26分钟和4小时18分钟。底部的细胞在后期显示出一些滞后染色体（箭头），最终并入子核之一。这些单元格显示在电影S3中。(D类)PIASγ缺失细胞分裂。底部的细胞达到中期，中期延迟，几个染色体从板上脱离（去编码中期），恢复完整的中期板，然后返回去编码中期，最后在再次实现中期比对后才开始后期。顶部的细胞在中期度过一个多小时后，大部分时间处于去表达中期。这些单元格是从Movie S4中显示的更宽字段中选择的。
图3
图3。在缺乏PIASγ的细胞中，纺锤体形态正常，对齐染色体的动粒处CENP-E染色减少。
(A、 G公司)在对照组和缺乏PIASγ的中期细胞中，有丝分裂纺锤体（用抗α-管蛋白抗体染色）无法区分，只是在后期有一小部分具有额外的极点（如箭头所示一个): (A、 G公司)红色 = α-管蛋白，蓝色 = DAPI公司。(B–F、H–K)CENP-E染色（红色）在远离中期板的染色体动粒上强烈检测到，无论是对照处理细胞还是缺乏PIASγ的细胞(B、 H、I)但在板上的染色体大大减少(C、 J、K). 在中期长时间停滞后，一些PIASγ缺失细胞有一条或两条染色体离开平板，在其动粒处重新获得强烈的CENP-E染色(D–F型见图S1N、 O（运行）). 同一单元格如所示D类（合并图像），E类（CENP-E应变）和F类（DAPI应变）。
图4
图4。在缺乏PIASγ的中期细胞中，Aurora B或Cdk抑制可诱导后期。
(A–E)使用RNAi耗尽Hec1导致前中期持续纺锤体检查点阻滞(一个). Aurora B抑制剂ZM447439（5.6µM）绕过了这种阻滞：细胞在后期进行(B、 C类)并在30分钟内退出有丝分裂(D、 E类). (F–J型)添加ZM447439后，被PIASγ耗尽阻滞在中期的细胞进行后期和退出有丝分裂，但其动力学略慢于Hec1耗尽的细胞，这表明：（1）PIASγ缺失后，纺锤体与动粒的相互作用是有功能的，（2）姐妹染色单体能够迁移到相反的纺锤体两极，（3）PIASγ耗尽后的中期阻滞是由于检查点反应。(K–O型)Cdk抑制剂roscovitine（150µM）在PIASγ耗尽的中期阻滞细胞中诱导无期和有丝分裂退出。
图5
图5。在缺乏凝集素保护蛋白hSgo1的PIASγ缺失细胞中，姐妹染色单体不能分离。
(A、 B类)当APC/C（Apc2）的一个重要成分与凝集素保护蛋白hSgo1一起耗尽时，HeLa细胞与分离的姐妹细胞在有丝分裂中停滞。如前所述进行RNAi，在诺康唑存在下，细胞在早期S期同步后达到有丝分裂：(一个)Apc2缺失后诺可唑阻止c-有丝分裂；(B类)在hSgo1和Apc2共耗竭后，在诺可达唑存在下完成姐妹染色单体分离。(C、 D类)当Hec1耗竭诱导持续纺锤体检查点时，hSgo1是姐妹凝聚力所必需的（如图3和[13]所示，细胞同步且Hec1/hSgo耗竭）：(C类)Hec1耗竭后的前中期阻滞；(D类)hSgo1和Hec1共同耗尽后完成姊妹分离。这些显微照片上的数字(A–D)表示从S期释放后20小时内以这些表型停止的细胞百分比。(E–N公司)当PIASγ被共同耗尽时，hSgo1缺失也不会导致姐妹分离(E–J公司)或诺卡唑的存在(K–N（K–N）): (E、 F类)PIASγ耗尽后中期阻滞；(K（K）)PIASγ-缺失后诺克唑的c-有丝分裂阻滞；(G、 L（左）)hSgo1缺失后完全姐妹分离，使用或不使用诺康唑；(H、 我)hSgo1和PIASγ共同耗尽后中期阻滞；(M（M）)hSgo1和PIASγ共耗竭后诺可达唑抑制c-mitosis。(J型)从早期S期释放后，hSgo1缺失细胞与分离的姐妹细胞在有丝分裂中停滞，而几乎所有的PIASγ缺失细胞和hSgo1/PIASγ共同缺失细胞与凝聚的姐妹细胞停滞。诺康唑处理的细胞从早期S期释放后也获得了类似的结果(N个). 诺卡唑用量为0.25µM。(O–R′)HeLa细胞中myc标记Rad21的免疫染色。(O–R（运行-恢复）)DAPI（蓝色）、CREST（绿色）、myc-Rad21（红色）的合并。(O′–R′)仅myc-Rad21染色。(O、 O′)对照细胞。由CREST信号显示，Rad21强烈定位于动粒之间，而在染色体臂之间较弱。与其他小组一样，术语“类中期”是指在免疫染色前所需的预提取和固定程序后，中期无法明确识别。(P、 P′)中期PIASγ缺失细胞显示与对照细胞类似的myc-Rad21定位模式。(Q–Q′)Sgo1缺失细胞。左边的细胞很可能是早期前期细胞（通过紧密配对的姐妹动粒判断），并且在整个细胞核中显示出高myc-Rad21染色，而右边的细胞没有任何可检测到的myc-Rad21（大多数染色体都有成对的动粒，而一些染色体已经分离，这是hSgo1缺失后早熟姐妹分离的典型特征）。(R、 R′)PIASγ和hSgo1共同耗尽后的中期细胞。虽然姐妹着丝粒内聚力保持不变（动粒成对），但未观察到可检测的myc-Rad21染色。
图6
图6。在缺乏拓扑异构酶II活性的PIASγ缺失细胞中，姐妹染色单体不能分离。
如图4所示，收集缺乏PIASγ的中期滞留细胞，然后添加Aurora B抑制剂ZM447439和拓扑异构酶II抑制剂ICRF-193，并采集样本进行细胞学分析。(一个)中期；(B、 C、D)在有丝分裂后期和随后退出时姐妹分离失败。在B类和C类姐妹染色单体仍然可以观察到粘连，而染色质基本上是去致密的（双箭头）。相比之下，在ZM447439单独存在的情况下，小的插入面板显示中期（最左侧面板）和后期（右侧两个面板）。(E类)添加ZM447439后姐妹细胞能够分离的细胞频率，有或没有ICRF-193。(F–I型)表达H2B-GFP的HeLa细胞中拓扑异构酶IIα的免疫染色（插入物显示同一显微照片中的选定区域略有扩大）。(F–I型)Merge-拓扑异构酶IIα（红色）和H2B-GFP（绿色）。(F′–I′)仅拓扑异构酶IIα染色。(F′′–I′′)仅H2B-GFP。(F–G公司)控制有丝分裂细胞，显示拓扑异构酶IIα定位于核心并集中于着丝粒区域；(H（H）)染色质上弥漫定位拓扑异构酶IIα的PIASγ缺失有丝分裂细胞；(我)带有拓扑异构酶IIα的PIASγ缺失有丝分裂细胞定位于细胞核，但在着丝粒区域没有强烈富集。(J型)对照细胞和PIASγ缺失有丝分裂细胞中拓扑异构酶IIα和INCENP免疫染色模式的分类。“动粒”和“核心&动粒”类别要求拓扑异构酶IIα强烈集中在着丝粒区域。
图7
图7。PIASγ在染色体分离中的作用
说明PIASγ在有丝分裂中的作用以及内聚蛋白复合物和DNA链之间关系的模型。理论上，当内聚素或DNA链被移除时，姐妹染色单体保持内聚。因此，忠实的染色体分离依赖于分离酶（去除着丝粒内聚蛋白）、PIASγ（帮助将Topo II定位到着丝粒区域）和TopoⅡ（解决着丝粒处的DNA连锁）的协同作用。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

查看所有类似文章

引用人

查看所有“引用者”文章

工具书类

    1. Murray AW，绍斯塔克JW。有丝分裂和减数分裂中的染色体分离。细胞生物学年度收益。1985;1:289–315.-公共医学
    1. Holloway SL，Glotzer M，King RW，Murray AW。后期是由蛋白水解而不是成熟促进因子失活引起的。单元格。1993;73:1393–1402.-公共医学
    1. Glotzer M、Murray A、Kirschner M、Cyclin通过泛素途径降解。自然。1991;349:132–138.-公共医学
    1. 分离姐妹染色单体。生物化学科学趋势。1999;24:98–104.-公共医学
    1. Yamamoto A，Guacci V，Koshland D.Pds1p，一种芽酵母后期抑制剂，在APC和检查点途径中发挥关键作用。细胞生物学杂志。1996;133:99–110.-项目管理咨询公司-公共医学

出版物类型

MeSH术语