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Les biologistes moléculaires élucident la fonction clé des protéines de moteur dans la division cellulaire

La ségrégation correcte de chromosome dans deux futures cellules de descendant exige du fuseau achromatique de prolonger dans l'anaphase. Cependant, bien que quelques protéines de candidat soient impliquées dans ce procédé, le mécanisme moléculaire que l'allongement d'axe d'entraînements en cellules humaines a été inconnu, jusqu'ici ! Les chercheurs à l'institut croate de Ruđer Bošković (RBI) ont découvert le mécanisme moléculaire exact de jeter un pont sur le glissement de microtubules et son rôle dans la distribution correcte du matériel génétique pendant la division cellulaire. Ce les derniers résultats étaient publiés dans la cellule de développement de tourillon scientifique (SI : 10,092).

La division cellulaire est un procédé principal prié pour la boîte de vitesses stable d'information génétique d'une cellule de parent à deux cellules de descendant. Espèce séparée de chromatides de soeur dans de futures cellules de descendant pendant l'anaphase par le rapetissement de fibre de kinetochore (anaphase A) et allongement d'axe (anaphase B).

D'ailleurs, l'importance de l'allongement d'axe en cellules humaines est évidente du fait qu'en plus d'être le gestionnaire principal du mouvement de chromosome, il introduit la ségrégation correcte des chromosomes de ralentissement, et ses défectuosités marquent avec le cancer.

Puisque c'est l'une des opérations principales dans la division cellulaire, qui se produit dans presque tous les organismes, le mécanisme moléculaire que l'allongement d'axe d'entraînements a été dans le projecteur de la recherche intensive pendant beaucoup de décennies maintenant. Bien qu'il y ait eu une certaine découverte importante effectuée pendant les vingt dernières années, cette lumière de cloche sur les mécanismes moléculaires derrière le procédé d'allongement, les chercheurs n'est pas parvenue à recenser les protéines exactes impliquées dans l'auto-allongement de l'axe en cellules humaines.

Cependant, l'équipe du biologiste moléculaire à l'institut croate de Ruđer Bošković - M. Kruno Vukušić, étudiants au doctorat Ivana Ponjavić, Patrik Risteski et M. Renata Buđa, abouti par prof. Iva Tolić, a découvert que deux modules coulissants mécaniste distincts, un basé sur un kinesin autonome et l'autre sur un moteur éditeur-aidé de kinesin, actionnent le mécanisme de l'allongement d'axe en cellules humaines.

Nous espérons que ces résultats encourageront la recherche neuve dans le rôle de l'allongement d'axe dans les opérations finales de la division cellulaire, quand la cellule complète la division entre les cellules de descendant récemment formées. Je crois que ces résultats sont juste la première étape sur un circuit d'élucider les mécanismes de contrôle complexes agissant derrière ces protéines de moteur, celle fonctionnent sous le contrôle strict de beaucoup d'autres facteurs dans la cellule. D'ailleurs, le principe de la coopération entre ces protéines de moteur, ce nous avons décrit, pourrions aider d'autres scientifiques en déterminant des mécanismes moléculaires dans d'autres procédés essentiels de cellules. »

Professeur Iva Tolić, chef de recherches

Quels mécanismes moléculaires sont responsables de l'allongement d'axe ?

Le fuseau achromatique est essentiel au procédé de la division cellulaire. C'est une structure cellulaire dynamique et complexe faite de microtubules et protéines associées. En plus de fournir le support structurel dans des cellules, parmi beaucoup d'autres rôles, ces microtubules fournissent des pistes pour les protéines de moteur, qui transportent des chromosomes avec notre matériel génétique et les positionnent au centre du fuseau achromatique. Ils sont aidés par le moteur spécial et les protéines microtubule-grippantes.

Après tout les chromosomes ont été avec succès branchés aux microtubules des deux côtés du fuseau achromatique, l'obligation entre la soeur que les chromatides, qui composent le chromosome, décompose et les chromatides commencent leur voyage aux deux moitiés éloignées du fuseau achromatique. En même temps, le fuseau achromatique commence à prolonger pour contribuer davantage au démontage matériel des chromatides, qui est l'objectif final de n'importe quel procédé de division.

« Nous avons voulu comprendre quelles protéines de moteur sont responsables de l'allongement du fuseau achromatique dans l'anaphase, ainsi nous avons développé un ensemble d'outils pour enlever différents protéines et groupes de protéines à une heure précise, juste avant l'allongement d'axe. Nous avons également employé de diverses autres méthodes, certains dont nous nous sommes adaptés pour la première fois à l'étude du fuseau achromatique, qui nous a permis d'étudier l'organisme des microtubules dans la partie centrale du fuseau achromatique. Nous avons employé les méthodes qui activent la surveillance très rapide des changements dynamiques de jeter un pont sur des microtubules, structure que nous avons précédemment montré pour être essentiels pour la ségrégation correcte de chromosome en cellules humaines. » explique M. Kruno Vukušić, boursier post-doctoral dans le laboratoire de Tolić, qui est l'un des premiers auteurs sur cet article avec son collègue Ivana Ponjavić.

La fonction clé des protéines KIF11 et KIF4A de moteur

« En appliquant l'approche de l'amortissement simultané du fonctionnement des protéines multiples de moteur, nous avons voulu découvrir un réseau potentiel des systèmes indépendants de protéine de moteur impliqués en cours d'allongement de fuseau achromatique. À l'aide de cette approche, nous avons observé qu'après le démontage simultané de l'activité de la protéine KIF11 et de la protéine de KIF4A, l'allongement d'axe ne se produit pas du tout, à la différence de leurs différentes perturbations, ainsi il signifie que le travail combiné de ces protéines est essentiel pour l'allongement. C'est le premier cas d'arrêter l'allongement du fuseau achromatique par le démontage des protéines spécifiques de moteur en cellules humaines. De plus, nous avons vu que la protéine de KIF4A dépend de la protéine PRC1 pour localiser jeter un pont sur des fibres, ainsi le même effet peut être obtenu en amortissant la protéine PRC1 combinée avec l'inhibition de la protéine du moteur KIF11. » dit Patrik Risteski, un étudiant au doctorat et un des auteurs du papier.

D'autres expériences ont expliqué que les protéines indépendantes KIF11 et KIF4A de moteur participent particulièrement au glissement de jeter un pont sur les microtubules, qui poussent alors les pôles du fuseau achromatique entre eux. Ceci confirme que leur rôle dans le glissement des paquets antiparallèles de microtubule se produit également en cellules d'anaphase, puisque le même a été montré dans les anciens travaux seulement in vitro.

« Ces résultats nous ont aboutis à conclure que l'anaphase B est un procédé piloté par les systèmes indépendants de protéine de moteur qui ont les mécanismes très différents de l'action et les mécanismes de contrôle probablement différents. Ceci signifie que la cellule s'assure en employant la réussite très élevée indépendante de modules de ce procédé, qui n'est pas étonnant, puisqu'il est l'un des procédés les plus risqués pour le destin des futures cellules de descendant qui surgissent en raison de la division de la cellule de mère.

Ce travail a prouvé que les conséquences de l'allongement infructueux du fuseau achromatique sont dévastatrices pour la division des cellules humaines et de l'hérédité correctement équilibrée du matériel génétique. » conclut professeur Iva Tolić.

Source:
Journal reference:

Vukušić, K., et al. (2021) Microtubule-sliding modules based on kinesins EG5 and PRC1-dependent KIF4A drive human spindle elongation. Developmental Cell. doi.org/10.1016/j.devcel.2021.04.005.