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Los biólogos moleculares aclaran el papel dominante de las proteínas del motor en la división celular

La segregación apropiada del cromosoma en dos células de hija futuras requiere el huso mitotic alargar en anafase. ¡Sin embargo, aunque algunas proteínas del candidato se impliquen en este proceso, el mecanismo molecular que la elongación del huso de impulsiones en células humanas ha sido desconocida, hasta ahora! Los investigadores en el instituto croata de Ruđer Bošković (RBI) han descubierto el mecanismo molecular exacto de puentear resbalar de los microtubules y su papel en la distribución apropiada del material genético durante la división celular. Éstos los últimos resultados fueron publicados en la célula de desarrollo del gorrón científico (SI: 10,092).

La división celular es un proceso fundamental requerido para la transmisión estable de la información genética de una célula del padre a dos células de hija. Segregación de los cromátides de la hermana en las células de hija futuras durante anafase por la grasa de la fibra del kinetochore (anafase A) y elongación del huso (anafase B).

Por otra parte, la importancia de la elongación del huso en células humanas es evidente del hecho que además de ser el impulsor principal del movimiento del cromosoma, él asciende la segregación correcta de los cromosomas del revestimiento, y sus defectos correlacionan con el cáncer.

Puesto que éste es uno de los pasos dominantes en la división celular, que ocurre en casi todos los organismos, el mecanismo molecular que la elongación del huso de impulsiones ha estado en el proyector orientable de la investigación intensiva por muchas décadas ahora. Aunque haya habido una cierta ruptura importante hecha en los veinte años pasados, esa luz del cobertizo en los mecanismos moleculares detrás del proceso de la elongación, los investigadores no manejó determinar las proteínas exactas implicadas en la uno mismo-elongación del huso en células humanas.

Sin embargo, las personas del biólogo molecular en el instituto croata de Ruđer Bošković - el Dr. Kruno Vukušić, estudiantes doctorales Ivana Ponjavić, Patrik Risteski y el Dr. Renata Buđa, llevado por profesor Iva Tolić, descubrió que dos módulos resbaladizos mecánico distintos, uno basado en un kinesin autónomo y el otro en un motor crosslinker-ayudado del kinesin, mueven por motor el mecanismo de la elongación del huso en células humanas.

Esperamos que estos resultados animen la nueva investigación en el papel de la elongación del huso en los pasos finales de la división celular, cuando la célula termina la división entre las células de hija recién formado. Creo que estos resultados son apenas el primer paso en un camino de aclarar los mecanismos de mando complejos que actúan detrás de estas proteínas del motor, de que operan bajo mando estricto de muchos otros factores en la célula. Por otra parte, el principio de la cooperación entre estas proteínas del motor, ese hemos descrito, podríamos ayudar a otros científicos en la determinación de mecanismos moleculares en otros procesos cruciales de la célula.”

Profesor Iva Tolić, líder de la investigación

¿Qué mecanismos moleculares son responsables de la elongación del huso?

El huso mitotic es crucial al proceso de la división celular. Es una estructura celular dinámica y compleja hecha de microtubules y de proteínas asociadas. Además de proporcionar el apoyo estructural dentro de las células, entre muchos otros papeles, estos microtubules ofrecen los carriles para las proteínas del motor, que transportan los cromosomas con nuestro material genético y los colocan en el centro del huso mitotic. Son ayudados por el motor especial y las proteínas microtubule-obligatorias.

Después de todo los cromosomas se han conectado con éxito con los microtubules a cada lado del huso mitotic, la ligazón entre la hermana que los cromátides, que componen el cromosoma, analizan y los cromátides comienzan su viaje en las dos mitades distantes del huso mitotic. Al mismo tiempo, el huso mitotic comienza a alargar para contribuir más lejos al retiro físico de cromátides, que es el objetivo final de cualquier proceso de la división.

“Quisimos entender qué proteínas del motor son responsables de la elongación del huso mitotic en anafase, así que desarrollamos un equipo de herramientas para quitar las proteínas y los grupos individuales de proteínas en un momento específico, momentos antes de la elongación del huso. También utilizamos los otros métodos, algunos de los cuales que nos adaptamos por primera vez al estudio del huso mitotic, que permitió que estudiáramos la organización de microtubules en la parte central del huso mitotic. Utilizamos los métodos que habilitan la supervisión muy rápida de cambios dinámicos en puentear microtubules, estructura que hemos mostrado previamente para ser cruciales para la segregación apropiada del cromosoma en células humanas.” explica al Dr. Kruno Vukušić, becario postdoctoral en el laboratorio de Tolić, que es uno de los primeros autores en este papel así como su colega Ivana Ponjavić.

El papel dominante de las proteínas KIF11 y KIF4A del motor

“Aplicando la aproximación de imponer silencio simultáneo de la función de las proteínas múltiples del motor, quisimos descubrir una red potencial de los sistemas independientes de la proteína del motor implicados en curso de elongación mitotic del huso. Usando esta aproximación, observamos que después del retiro simultáneo de la actividad de la proteína KIF11 y de la proteína de KIF4A, la elongación del huso no ocurre en absoluto, a diferencia de sus perturbaciones individuales, así que significa que el trabajo combinado de estas proteínas es crucial para la elongación. Éste es el primer caso de parar la elongación del huso mitotic por el retiro de las proteínas específicas del motor en células humanas. Además, hemos visto que la proteína de KIF4A depende de la proteína PRC1 para localizar puentear fibras, así que el mismo efecto puede ser obtenido imponiendo silencio a la proteína PRC1 combinada con la inhibición de la proteína del motor KIF11.” dice a Patrik Risteski, estudiante doctoral y uno de los autores del papel.

Otros experimentos demostraron que las proteínas independientes KIF11 y KIF4A del motor participan específicamente en resbalar de puentear los microtubules, que entonces activan los polos del huso mitotic de uno a. Esto confirma que su papel en resbalar de los manojos antiparalelos del microtubule también ocurre en células de la anafase, puesto que lo mismo se ha mostrado en trabajos previos solamente in vitro.

“Estos resultados nos han llevado a concluir que la anafase B es un proceso impulsado por los sistemas independientes de la proteína del motor que tienen mecanismos muy diversos de la acción y mecanismos de mando probablemente diversos. Esto significa que la célula se asegura por el uso del éxito muy alto independiente de los módulos de este proceso, que no es asombrosamente, puesto que es uno de los procesos más aventurados para el destino de las células de hija futuras que se presentan como resultado de la división de la célula de molde-madre.

Este trabajo ha mostrado que las consecuencias de la elongación fracasada del huso mitotic son devastadoras para la división de células humanas y de la herencia correctamente equilibrada del material genético.” concluye a profesor 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.