le bon assemblage et le bon fonctionnement du fuseau mitotique ne seraient pas possibles sans la présence de protéines motrices, qui couplent l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP pour forcer la production. Des études sur plusieurs systèmes, tels que les extraits de cellules de levure Saccharomyces cerevisiae et HeLa, ont établi le concept selon lequel les forces antagonistes de plusieurs protéines motrices sont essentielles à l’assemblage et à la fonction de la broche (examiné dans )., Les études présentées par Sharp et ses collègues fournissent une belle illustration de la façon dont on peut examiner les forces antagonistes entre différentes protéines motrices dans la mitose in vivo en utilisant des embryons précoces de la mouche des fruits Drosophila melanogaster . Ils ont concentré leurs études sur trois protéines motrices connues pour être importantes pour l’assemblage des fuseaux chez les mouches: KLP61F, Ncd et dynéine cytoplasmique. KLP61F est un KRP bipolaire proposé pour réticuler des microtubules anti-parallèles pour générer des forces de glissement dans le fuseau mitotique . Sharp et ses collègues ont examiné la fonction de KLP61F par microinjection D’anticorps dans le d précoce., embryons de melanogaster qui avaient déjà été injectés avec de la tubuline marquée par fluorescence afin que la mitose puisse être suivie d’une imagerie en accéléré. L’Inhibition de KLP61F a entraîné la séparation initiale des centrosomes qui se sont ensuite effondrés ensemble après la dégradation de l’enveloppe nucléaire. Ces résultats suggèrent la présence d’une force antagoniste agissant contre KLP61F et entraînant un effondrement du centrosome. Sharp et ses collègues ont suggéré que cette force opposée provenait probablement de la MNT KRP, qui relie également les microtubules et joue un rôle dans l’assemblage du fuseau et la ségrégation chromosomique ., L’Injection d’anticorps KLP61F dans des embryons de ncd null D. melanogaster a entraîné des broches anormales, mais l’effondrement du centrosome n’a jamais été observé, ce qui suggère que KLP61F et Ncd fournissent des forces antagonistes pour le positionnement du centrosome. Un autre moteur important dans la fonction de broche est la dynéine cytoplasmique. Chez D. melanogaster, la dynéine cytoplasmique est localisée au niveau du cortex. L’Injection d’anticorps inhibiteurs de dynéine ou de dynamitine p50, qui perturbe le complexe dynéine-dynactine, a entraîné une inhibition de la formation de fuseaux bipolaires., Étonnamment, l’inhibition de la dynéine et de la mnt a entraîné la restauration des broches bipolaires. Le modèle de travail est que la dynéine agit au niveau du cortex pour tirer sur les microtubules astraux, ce qui entraîne des forces qui maintiennent les centrosomes séparés. Prises ensemble, ces expériences d’inhibition d’anticorps révèlent l’intégration complexe de la fonction motrice qui agit pour maintenir la bipolarité du fuseau chez les embryons vivants.
la question de savoir ce qui entraîne l’assemblage de la broche et génère la bipolarité de la broche reste un mystère., L’une des découvertes récentes Les plus étonnantes est que les broches bipolaires peuvent être assemblées en l’absence de centrosomes, de kinétochores ou d’ADN. L’Activation de la petite GTPase ran induit la formation d’aster de microtubules et l’assemblage de broche bipolaire (examiné dans ). Wilde a présenté des travaux analysant le mécanisme par lequel cela pourrait se produire. Wilde a rationalisé que Ran doit agir en induisant la formation de microtubules, ou en induisant l’organisation de microtubules, ou les deux., Un argument contre l’idée que Ran agit uniquement en induisant la formation de microtubules est que les agents qui stabilisent les microtubules, tels que le diméthylsulfoxyde (DMSO) ou le taxol, induisent la formation d’aster mais pas la formation de fuseaux bipolaires lorsqu’ils sont ajoutés à des extraits d’œufs de Xenopus. Mais l’ajout d’une version dominante active de Ran à des asters induits par le taxol ou le DMSO assemblés dans des extraits stimule la formation de fuseaux bipolaires, favorisant l’idée que l’organisation des microtubules est affectée., Une analyse des mouvements des graines de microtubules stabilisées sur les asters a révélé que Ran stimulait la motilité des graines dirigée par l’extrémité plus (les extrémités « plus » des microtubules se trouvent à la périphérie de l’aster), suggérant qu’un moteur dirigé par l’extrémité plus pourrait être activé. Wilde a émis l’hypothèse que Eg5, un KRP bipolaire montré précédemment pour être important dans l’établissement de la bipolarité du fuseau, pourrait être une cible en aval de Ran. En effet, l’inhibition D’Eg5 a réduit la proportion de graines se déplaçant vers les extrémités plus des microtubules, renforçant l’idée que Eg5 pourrait être stimulé après l’ajout de Ran., L’idée qu’un moteur requis pour la bipolarité de broche est stimulé par Ran est logique pour comprendre comment Ran pourrait induire la formation de broche bipolaire. Comprendre le mécanisme de cette stimulation et identifier d’autres acteurs dans ce processus seront clairement des domaines importants de recherche future.
Une fois qu’un fuseau bipolaire est assemblé, les chromosomes doivent être alignés au niveau de la plaque de métaphase, puis séparés pendant l’anaphase aux deux cellules filles., L’Anaphase est fonctionnellement subdivisée en anaphase A, Lorsque les chromosomes se séparent mais que le fuseau ne change pas de longueur, suivie de l’anaphase B dans laquelle les pôles du fuseau se séparent les uns des autres. Deux mécanismes principaux ont été proposés pour la façon dont les chromosomes peuvent être déplacés vers le pôle dans l’anaphase A. Dans les cellules somatiques des vertébrés, la dépolymérisation des microtubules au niveau des kinétochores représente environ 70 à 90% du mouvement vers le pôle, la dépolymérisation aux pôles via le flux de microtubules vers le pôle représentant le reste., Des expériences récentes sur des broches assemblées dans des extraits d’œufs ont suggéré que la majorité du mouvement de l’anaphase A se produit par dépolymérisation des pôles par flux poleward . Est-ce une propriété unique des broches assemblées à l’extrait ou pourrait-il s’agir d’un mécanisme général de ségrégation chromosomique dans les systèmes embryonnaires? À l’aide de la microscopie à taches fluorescentes , Desai a décrit la découverte que le mouvement chromosome-pôle chez les embryons de D. melanogaster se produisait à 2 µm/min, la même vitesse à laquelle les sous-unités de tubuline affluaient vers les pôles ., Ceci suggère que la dépolymérisation aux pôles due au flux poleward peut être la principale force motrice de la ségrégation chromosomique dans les systèmes embryonnaires. Une nouvelle analyse du mouvement et du flux des chromosomes dans les fuseaux assemblés dans des extraits de Xenopus a montré que le flux se produisait à 75% de la vitesse du mouvement chromosome-pôle, ce qui suggère qu’une certaine dépolymérisation au niveau des kinétochores doit se produire dans les fuseaux assemblés dans l’extrait. Desai et ses collègues ont également commencé à explorer les mécanismes moléculaires associés au flux., L’Inhibition du KRP dépolymérisant les microtubules, XKCM1, n’a pas inhibé le flux de microtubules vers le pôle, mais a entraîné une inhibition de la dépolymérisation des microtubules aux pôles, de sorte que les microtubules aux pôles se courbent autour. Lorsque XKCM1 a été inhibé en combinaison avec l’inhibition du KRP Eg5, le flux de microtubules s’est pratiquement arrêté, ce qui suggère que ces deux protéines pourraient être des constituants importants de la machinerie de flux. Eg5 est L’homologue de Xenopus de la kinésine bipolaire KLP61F; il serait donc très intéressant de réaliser des expériences similaires chez D., melanogaster embryons et établir si les deux moteurs se comportent de la même manière dans les deux organismes.
En résumé, le domaine de la mitose fait de grands progrès dans l’établissement du mécanisme moléculaire de l’assemblage du fuseau mitotique et de la ségrégation chromosomique. L’importance de ces processus pour la survie de chaque cellule et donc de l’organisme lui-même a permis l’évolution d’un réseau complexe d’acteurs et de mécanismes qui se chevauchent pour assurer la fidélité., L’un des résultats frappants des études présentées à la réunion est qu’il existe des processus redondants pour chaque aspect de la mitose et que plusieurs protéines connexes sont impliquées à chaque étape. Il doit y avoir une intégration complète de la fonction des protéines impliquées dans la mitose, y compris celles qui agissent directement sur le fuseau, telles que les protéines motrices, celles qui contrôlent la dynamique de polymérisation des microtubules et celles qui coordonnent la fonction du fuseau avec le reste de la cellule., Il est clair que la régulation de cette Machinerie complexe sera un domaine important de la recherche future, car nous allons au-delà de l’identification de composants protéiques supplémentaires pour entrer dans une ère d’analyse plus mécaniste.
les Principaux aspects de la fonction de la broche.