Ardatz akromatiko

Wikipedia, Entziklopedia askea
Jump to navigation Jump to search
Ardataz akromatikoa mikroskopioan ikusita, mitosiaren metafasean. Mikrotubuluak berde kolorean daude, kromosomak urdinean eta zinetokoroak gorrian

Ardatz akromatikoak  zelula eukariotoetan zelula zatitzera doanean kromosometako kromatida ahizpak zelula alabetan banatzeko zitoeskeletoko egiturari egiten dio erreferentzia. Ardatz mitotikoari mitosia (genetikoki berdinak diren zelula alabak sortzeko prozesua) gertatzen denean baino ez diogu erreferentzia egiten eta ardatz meiotikoari meiosia (gametoetan gertatzen den zatiketa zelularra)  gertatzen denean.

Kromosomez gain, ardatz mitotikoa ehundaka proteinaz osatuta dago.[1][2] Mikrotubuluak dira makineriaren elementu ugarienak.

Ardatzen egitura[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Mikrotubuluak kromosometara ainguratzea kinetokoroek ahalbideratzen dute. Mikrotubuluen polimerizazio eta despolimerizazioa jarraiek kromosomen hurbilketa dakarte. Mikrotubuluen despolimerazazioak kinetokoroetan tentsioa sortzen du,[3] zelularen polo bakoitzetik kromosomei kinetokoro ahizpak lotzen baitzaizkie eta horrela kromosomak zelula ekuatorean kokatzen dira. Behin kromosoma guztiak BI-orientatuak daudenean anafasea hasten da eta kohesina, kromatida ahizpak lotzen dituen proteina konplexua, banandu egiten da kromatida ahizpa bakoitza polo batera joatea ahalbideratuz.

Zelulako ardatz akromatikoen osagaiak ardatz mikrotubularrak, lotutako proteinak (kinesina eta dineina molekula motoreak), kromosoma kondentsatuak eta zelulen poloetan aurki daitezkeen edozein zentrosoma edo aster dira.[4] Ardatz akromatikoen egiturak itxura eliptikoa du erdialdean eta estutu egiten da poloetan. Erdialdean mikrotubulu antiparaleloak kinesina proteinaren bitartez daude taldekatuta. Erpinetan edo poloetan, animalia zelula gehienetan, mikrotubuluak nukleatuta daude zentrosomen bitartez. Ardatz azentrosomikoak edo anastralak zentrosomak edo asterrak falta dituzte, hori gertatzen da adibidez emeen meiosian.[5] Kasu horietan, Ran GTPa arduratzen da mikrotubuluen organizazio eta mihiztapenaz. Onddoetan, ardatzak mintz nuklearrean txertatutako ardatz poloaren gorputz artean osatzen dira, ez direnak mitosian zehar austen.

Mikrotubuluei elkartutako proteinak eta ardatzaren dinamika[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Ardatz akromatikoko mikrotubuluen luzaketa eta laburtzea dinamikoa da, horrek neurri handi batean ardatzaren forma determinatzen du eta kromosomak ekuatore plakan kokatzea ahalbideratzen du. Mikrotubuluekin elkartzen diren proeinak (MAPs) poloetan eta ardatzaren erdian lotzen dira dinamikotasuna erregultzeko. Y-tubulina tubulina espezializatuaren forma bat da, zein γ-TuRCizeneko eraztun konplexu batean muntatzen den. Eraztun konplexu honek Tubulina α / β heterodimeroen polimerizazioa mikrotubuluetan  kontrolatzen du. YTuRC zentrosoma inguruko eskualdeari lotzeak mikrotubuluen mutur negatiboak egonkortzen ditu eta mikrotubuluen antolatzaileak zentrotik gertu ainguratzen ditu. Augmin mikrotubuloei elkartutako proteinak  y-TuRCekin (bat egiten du) batera jarduten du aurretiko mikrotubuloetatik mikrotubulu berriak nukleatzeko.[6]

Mikrotubuluetan hazten ari diren ertzak babestuta daude hondamendien aurrean. Babeste hori mikrotubuluen alde positiboan (+TIP) proteinek burutzen duten jarraipenari esker gertatzen da eta horrela lotzen dira kinetokoroekin erdialdeko gunean. Frogatu zen CLIP170 HeLa zeluletako ertzetako mikrotubuluetan agertzen direla[7] eta prometafasean zehar kinetokoroetan biltzen dira.[8] Nahiz eta ez dagoen ziur CLIP170ak nola ezagutzen dituen polo positiboak frogatuta dago beraien homologoak hondamendien aurrean babesten dituela eta era berean erreskatea bideratu;[9] CLIP170arentzat mutur positiboa egonkortzeko paper bat proposatuz eta beharbada kinetokoroekin duen lotura bitartekri lanak eginez. [10][11] Bestalde, ikusia izan da gizakietan CLASP 1 (CLIPekin asoziatutako proteina) polo positiboetan eta kanpoko zinetokoroetan aurkitzen dela, horrela mikrotubuluen dinamika modulatzen du (Maiato 2003). CLASPen homologoak behar dira ozpin-euli, xenopus Laevis eta legamietan beraien ardatzaren mihiztapen egokirako; ugaztunetan funtzio hori CLASP1 eta CLASP2k betetzen dute eta horrez gain, anafaseko mikrotubuluen mugimenduan laguntzen dute.[12] Polo positiboen polimerizazioa neurtua izan daiteke EB1 proteinaren bidez, EB1 zuzenean lotzen zaie mikrotubuluetan hazten ari diren aldeei eta beste +TIP batzuen elkartzea kontrolatzen du.[13][14]

Mikrotubuluak egonkortzen dituzten proteina horien ekintza kontrajarriak dituzten eta mikrotubuluak despolimerizatzen dituzten hainbat faktore daude, ardatz mitotikoaren birmoldaketa dinamikoa ahalbidetzen dutenak kromosomen elkartzea sustatzeko eta bipolartasuna lortzeko. Kinesin-13ren MAPen superfamiliak mikrotubuluen despolarizazio jarduerari lotutako mutur positiboa duen proteina motore mota bat dauka, zeinek bere barne ditu ondo ikertutako ugaztunen MCAK  eta Xenopus XKCM1. MCAKek mikrotubuluaren hazkunde amaierak aurkitzen ditu kinetokoroetan, non hondamena eragin dezakeen egonkortze jarduerarekin +TIPekin lehia zuzenean.[15] Proteina hauek ATP hidrolisiaren energia aprobetxatzen dute protofilazioaren egituran konformazio aldaketa ezegonkortzeak bultzatzeko, kinesinaren askapena eta mikrotubulen depolimerizazioa eragiten dutenak.[16] Bere jarduera galtzeak akats mitotiko ugari sortzen ditu.[15] Mikrotubulu gehigarrien ezegonkortzeko proteinek, besteak beste,  Op18 / stathmin eta katanin, ardatz mitotikoaren birmoldaketan eginkizun garrantzitsua dute eta anafasean zehar kromosomaren bereizketa bultzatzen dute.[17]

MAP hauen aktibitatea kontu handiz erregulatuta dago mikrotubuluen dinamika egokia mantentzeko ardatzaren mihiztapenaren bitartez, eta proteina horietako askok Aurora eta Polo kinasaren substratuen antzekoek bezala jokatzen dute.[17][18]

Ardatz mitotikoaren antolamendua[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Behar bezala antolatutako ardatz mitotikoetan, kromosoma  bipolarrak zelularen ekuatorean lerrokatzen dira ardatzeko mikrotubuluekin kromosomei zut gutxigorabehera, mutur positiboak kinetokoroan txertatuta eta mutur negatiboak  zelulen poloetan ainguratuta. Konplexu honen orientazio zehatza behar da kromosomaren bereizpen zehatza ziurtatzeko eta zelulen zatiketa planoa zehazteko. Hala eta guztiz ere, ez dago argi nola antolatzen den ardatza. Bi eredunagusi daude, sinergikoak eta ez elkarren esklusiboak.  Bilatzeko eta harrapatzeko ereduan, ardatza nagusiki mikrotubulu zentrosomikoen zentro antolatzaileen (MTOC) poloetaranzko bereizketaren arabera  antolatuta dago. Ardatzeko mikrotubuluak zentrosometatik sortzen dira eta kinetokoroak “bilatzen” dituzte; kinetokoro bati batzean egonkortu egiten dira eta tentsioa eragiten dute kromosomengan. Automuntaketa eredu alternatiboan, mikrotubuluak kromosoma kondentsatuen arteko nukleazio azentrosomiko bat izaten dute.  Zelulen tamainak mugaturik, proteina motorren bidez mikrotubulu antiparaleloekin alboko elkarteak, kinetokoroei puntako loturak, mikrotubuluek modu naturalean hartzen dute zelularen ekuatorearen kromosoma lerrokatuak dituen ardatz baten antzeko egitura.

Zentrosoma bitartekaritza duen "bilatu eta harrapatu" eredua[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Modelo honetan, mikrotubuluak mikrotubuluen zentru antolatzailean nukleatzen dira eta hazitze azkar bat eta hondamendi bat pairatzen dute kinetokoroak zitoplasman topatzeko. Behin kinetokoro bati lotzen direnean egonkortu eta euren dinamika murrizten da. Orientatu berria den kromosomak polo inguruan oslizatzen du aurkako poloko mikrotubulua kinetokoro anaira lotu arte. Bigarren gertaera honek kinetokoroa ardatz mitotikoan  lotuta egotea gehiago egonkortzen du. Kromosoma pixkanaka-pixkanaka zelula erdialderantz desplazatzen hasten da mikrotubuluek eragiten duten tentsioa berdindu arte. Ondoren, sortzetiko kromosomak plaka metafasikoan oszilatzen hasten dira anafasean kromatida ahizpak banatu arte.

Modelo honetan, mikrotubuluen zentro antolatzaileak zelularen poloetan aurkitzen dira, honen banatzea mikrotubuluen polimerizazioak eta ardatzeko antiparaleloak dire mikrotubuluen irristatzeak bultzatzen du.[19][20] Irristatze indar horiek mitosian hasierako poloen ardatzarekiko banatzea azaltzeaz gain, anafase berantiarreko ardatzareen elongazioa azaltzen du.

Kromatina bitartekaritza duen ardatz mitotikoaren auto-antolaketa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Zentrosomek ardatz mitotikoaren antolaketa neurri handi batean kontrolatzen duten bilaketarako eta harrapaketa mekanismoarekin alderatuta, eredu honek proposatzen du mikrotubuloak azentrosomikoki nukleatzen direla kromosomen ondoan eta berez elkartzen dira habe antiparaleloetan eta ardatz baten antzeko egitura hartzen dute.[21] Heald eta Karsentiren esperimentuek azaltzen dute ardatz mitotiko funtzionalak eta nukleoak eratzen direla Xenopus arrautza zatietan inkubatutako ADNz inguratutako aleen inguruan eta mikrotubuluen matrize bipolarrak sortzen dira  zentrosoma eta kinetokoro faltan.[22] Izan ere, frogatu da ornodunen zelulen zentrosomen laser ablazioak ez dituela ardatzaren muntaia/eraketa edo kromosomaren segregazioa/banatze prozesua inhibitzen.[23] Eskema honen arabera, ardatz mitotikoaren forma eta tamaina, gurutzamenduaren proteina motorren propietate biofisikoen funtzio bat dira.[24]

Erreferentziak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  1.   A survey of cell biology Elsevier/Academic Press 2008 ISBN 0080560938 PMC 244655958 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  2.   Helmke, Kara J.; Heald, Rebecca; Wilbur, Jeremy D. (2013) «Interplay between spindle architecture and function» International Review of Cell and Molecular Biology (306): 83–125 doi:10.1016/B978-0-12-407694-5.00003-1 ISSN 1937-6448 PMID 24016524 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  3. (Ingelesez)  Nogales, E.; Ramey, V. H. (2009-11-01) «Structure-function insights into the yeast Dam1 kinetochore complex» Journal of Cell Science (21): 3831–3836 doi:10.1242/jcs.004689 ISSN 0021-9533 PMID 19889968 PMC PMC2773187 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  4.   1946-2004., Campbell, Neil A., (2005) Biology (7th ed. argitaraldia) Pearson, Benjamin Cummings ISBN 0805371710 PMC 57368924 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  5. (Ingelesez)  Manandhar, Gaurishankar; Schatten, Heide; Sutovsky, Peter (2005-01-01) «Centrosome Reduction During Gametogenesis and Its Significance1» Biology of Reproduction (1): 2–13 doi:10.1095/biolreprod.104.031245 ISSN 0006-3363 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  6.   Petry, Sabine; Groen, Aaron C.; Ishihara, Keisuke; Mitchison, Timothy J.; Vale, Ronald D. (2013-02-14) «Branching microtubule nucleation in Xenopus egg extracts mediated by augmin and TPX2» Cell (4): 768–777 doi:10.1016/j.cell.2012.12.044 ISSN 1097-4172 PMID 23415226 PMC PMC3680348 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  7.   «Identification of a novel nucleotide-sensitive microtubule-binding protein in HeLa cells» The Journal of Cell Biology (5): 1623–1633 1990-05-01 ISSN 0021-9525 PMID 1970824 PMC PMC2200191 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  8.   Dujardin, Denis; Wacker, U. Irene; Moreau, Anne; Schroer, Trina A.; Rickard, Janet E.; De Mey, Jan R. (1998-05-18) «Evidence for a Role of CLIP-170 in the Establishment of Metaphase Chromosome Alignment» The Journal of Cell Biology (4): 849–862 ISSN 0021-9525 PMID 9585405 PMC PMC2132766 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  9.   Brunner, D.; Nurse, P. (2000-09-01) «CLIP170-like tip1p spatially organizes microtubular dynamics in fission yeast» Cell (5): 695–704 ISSN 0092-8674 PMID 11007487 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  10.   Komarova, Yulia A.; Akhmanova, Anna S.; Kojima, Shin-Ichiro; Galjart, Niels; Borisy, Gary G. (2002-11-25) «Cytoplasmic linker proteins promote microtubule rescue in vivo» The Journal of Cell Biology (4): 589–599 doi:10.1083/jcb.200208058 ISSN 0021-9525 PMID 12446741 PMC PMC2173097 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  11.   Goldstone, Sherilyn; Reyes, Céline; Gay, Guillaume; Courthéoux, Thibault; Dubarry, Marion; Tournier, Sylvie; Gachet, Yannick (2010-05-13) «Tip1/CLIP-170 protein is required for correct chromosome poleward movement in fission yeast» PloS One (5): e10634 doi:10.1371/journal.pone.0010634 ISSN 1932-6203 PMID 20498706 PMC PMC2869355 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  12.   Pereira, Ana L.; Pereira, António J.; Maia, Ana R. R.; Drabek, Ksenija; Sayas, C. Laura; Hergert, Polla J.; Lince-Faria, Mariana; Matos, Irina et al. (2006-10) «Mammalian CLASP1 and CLASP2 cooperate to ensure mitotic fidelity by regulating spindle and kinetochore function» Molecular Biology of the Cell (10): 4526–4542 doi:10.1091/mbc.e06-07-0579 ISSN 1059-1524 PMID 16914514 PMC PMC1635371 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  13.   Akhmanova, Anna; Steinmetz, Michel O. (2008-4) «Tracking the ends: a dynamic protein network controls the fate of microtubule tips» Nature Reviews. Molecular Cell Biology (4): 309–322 doi:10.1038/nrm2369 ISSN 1471-0080 PMID 18322465 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  14.   Tirnauer, Jennifer S.; Grego, Sonia; Salmon, E. D.; Mitchison, Timothy J. (2002-10) «EB1-microtubule interactions in Xenopus egg extracts: role of EB1 in microtubule stabilization and mechanisms of targeting to microtubules» Molecular Biology of the Cell (10): 3614–3626 doi:10.1091/mbc.e02-04-0210 ISSN 1059-1524 PMID 12388761 PMC PMC129970 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  15. a b   Tanenbaum, Marvin E.; Medema, René H.; Akhmanova, Anna (2011-3) «Regulation of localization and activity of the microtubule depolymerase MCAK» Bioarchitecture (2): 80–87 doi:10.4161/bioa.1.2.15807 ISSN 1949-100X PMID 21866268 PMC PMC3158623 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  16.   Niederstrasser, Hanspeter; Salehi-Had, Hani; Gan, Eugene C.; Walczak, Claire; Nogales, Eva (2002-02-22) «XKCM1 acts on a single protofilament and requires the C terminus of tubulin» Journal of Molecular Biology (3): 817–828 doi:10.1006/jmbi.2001.5360 ISSN 0022-2836 PMID 11866534 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  17. a b   Maiato, Hélder; Sampaio, Paula; Sunkel, Claudio E. (2004) «Microtubule-associated proteins and their essential roles during mitosis» International Review of Cytology (241): 53–153 doi:10.1016/S0074-7696(04)41002-X ISSN 0074-7696 PMID 15548419 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  18.   Tournebize, R.; Popov, A.; Kinoshita, K.; Ashford, A. J.; Rybina, S.; Pozniakovsky, A.; Mayer, T. U.; Walczak, C. E. et al. (2000-1) «Control of microtubule dynamics by the antagonistic activities of XMAP215 and XKCM1 in Xenopus egg extracts» Nature Cell Biology (1): 13–19 doi:10.1038/71330 ISSN 1465-7392 PMID 10620801 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  19.   McIntosh, J. R.; Landis, S. C. (1971-05-01) «The distribution of spindle microtubules during mitosis in cultured human cells» The Journal of Cell Biology (2): 468–497 ISSN 0021-9525 PMID 19866774 PMC PMC2108320 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  20.   Sharp, David J.; McDonald, Kent L.; Brown, Heather M.; Matthies, Heinrich J.; Walczak, Claire; Vale, Ron D.; Mitchison, Timothy J.; Scholey, Jonathan M. (1999-01-11) «The Bipolar Kinesin, KLP61F, Cross-links Microtubules within Interpolar Microtubule Bundles of Drosophila Embryonic Mitotic Spindles» The Journal of Cell Biology (1): 125–138 ISSN 0021-9525 PMID 9885249 PMC PMC2148119 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  21.   Hallen, Mark A.; Endow, Sharyn A. (2009-10-21) «Anastral spindle assembly: a mathematical model» Biophysical Journal (8): 2191–2201 doi:10.1016/j.bpj.2009.08.008 ISSN 1542-0086 PMID 19843451 PMC PMC2764103 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  22.   Heald, R.; Tournebize, R.; Blank, T.; Sandaltzopoulos, R.; Becker, P.; Hyman, A.; Karsenti, E. (1996-08-01) «Self-organization of microtubules into bipolar spindles around artificial chromosomes in Xenopus egg extracts» Nature (6590): 420–425 doi:10.1038/382420a0 ISSN 0028-0836 PMID 8684481 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  23.   Khodjakov, A.; Cole, R. W.; Oakley, B. R.; Rieder, C. L. (2000-01-27) «Centrosome-independent mitotic spindle formation in vertebrates» Current biology: CB (2): 59–67 ISSN 0960-9822 PMID 10662665 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .
  24.   Burbank, Kendra S.; Mitchison, Timothy J.; Fisher, Daniel S. (2007-08-21) «Slide-and-cluster models for spindle assembly» Current biology: CB (16): 1373–1383 doi:10.1016/j.cub.2007.07.058 ISSN 0960-9822 PMID 17702580 . Noiz kontsultatua: 2019-02-17 .