Spindelns polära kropp ( PTA ) är mikrotubuli-organiseringscentret , svampmotsvarigheten till centrosomen av djurceller. Till skillnad från centrosomen finns det inga centrioler i PTV . I jästen S. cerevisiae , under ett elektronmikroskop, ser det ut som en elektrontät flerskiktsstruktur inbäddad i kärnans skal. Förutom sin huvudfunktion (organiseringscentrum för mikrotubulus) är spindelns polära kropp indirekt involverad i kromosomsegregering, arrangemanget av kärnor i cellen, karyogami och orienteringen av fissionsspindeln. Dessutom är det platsen för uppfattningen av signaler från MEN-vägen ( mitotisk utgångsnätverk ) och deltar möjligen i bildandet av väggen av S. cerevisiae -sporpåsen [1] .
Strukturen av PTP har studerats grundligt med elektronmikroskopi i ett antal jästsvampar ( Schizosaccharomyces cerevisiae , S. pombe , S. japonicus ) och trådsvampen Ashbya gossypii . Det har visat sig att PTV är en icke-membranstruktur i tre lager, som, när det gäller en icke-delande kärna, är belägen i cytoplasman, tätt ansluter till kärnmembranet och deltar i bildandet av cytoplasmatiska mikrotubuli, och under kärndelning (mitos, meios) integreras den i kärnmembranet och deltar i spindelbildningen. PTV av S. cerevisiae är en cylindrisk organell som består av tre skivor eller plattor av mörkt material. Följande lager av PTV särskiljs (när man flyttar från cytoplasman till kärnan):
På ena sidan är den centrala plattan av spindelns polära kropp i kontakt med det elektrontäta området av kärnhöljet, som kallas halvbryggan . Detta är monteringsplatsen för den nya polära kroppen, men den är också involverad i karyogami. De nukleära och cytoplasmatiska sidorna av halvbryggan är inte ekvivalenta. Två membranproteiner, Kar1p och Mps3p, belägna i halvbryggan krävs för att bilda och bibehålla dess struktur och markera dess sidor. Båda proteinerna är associerade med Cdc31p, en jästhomolog av centrin , som krävs för att bibehålla halvbryggans integritet. En annan halvbryggkomponent, Sfi1p, kan binda till Cdc31p genom flera konserverade Cdc31-bindningsställen. Kar1p är involverad i att koppla halvbryggan till PTP-kärnan genom interaktion med Bbp1p, och spelar även en roll i omorganisationen av PTP under G 1 -fasen [2] . Den centrala plattan och det inre skiktet 2 består i sin tur av separata högordnade skikt.
Noggrann analys av storleken och strukturen av PTP i S. cerevisiae visade att PTP är en dynamisk organell. I haploida celler växer PTP i diameter från 80 nm i G-stadiet av cellcykeln till 110 nm i mitos, även om höjden på PTP (avståndet från den inre till den yttre plattan) förblir konstant vid cirka 150 nm. Diametern på PTV ökar med en ökning av innehållet av DNA i cellen . I en diploid cell är PTV-diametern 160 nm, och i en tetraploid cell är den dubbelt så stor. Att öka diametern på PTV ökar dess förmåga att bilda mikrotubuli, vilket är viktigt för kromosomsegregering . Hur storleken på PTV:n regleras är fortfarande okänt. PTV-strukturen förändras vid G1-stadiet , som förberedelse för fördubbling och mognad, och under den andra uppdelningen av meios, när sporbildning initieras.
Spindelns polära kropp är den enda platsen med ursprung i mikrotubuli i den polynukleära filamentösa ascomycetesvampen , en nära släkting till den spirande jästen Ashbya gossypii . Analys av A. gossypii PTT genom elektronmikroskopi avslöjade en flerskiktsstruktur liknande den polära kroppen av S. cerevisiae , men med uttalade skillnader på den cytoplasmatiska sidan. Upp till 6 vinkelräta och tangentiella cytoplasmatiska mikrotubuli uppstår från det yttre skiktet. Vinkelräta och tangentiella cytoplasmatiska mikrotubuli motsvarar korta mikrotubuli associerade med cortex. Varje PTV ger upphov till sitt eget knippe av cytoplasmatiska mikrotubuli, och avsaknaden av överlappning av mikrotubuliknippen av intilliggande kärnor förklarar den autonoma kärnsvängningen som ses i den flerkärniga A. gossypii-hyfan .
Molekylvikten för diploid PTP, inklusive mikrotubuli och mikrotubuli-associerade proteiner, når 1-1,5 GDa , kärnan i spindelns polära kropp är 0,3-0,5 GDa. PTV:n innehåller minst 30 olika proteiner. Emellertid har endast 17 komponenter av mitotisk PTP identifierats hittills. PTP bildas av strukturella proteiner, y-tubulinliknande proteiner och MEN-komponenter. Deletion eller mutation av genen som styr syntesen av något av dessa proteiner leder till flera defekter i strukturen och funktionen hos PTP: cellcykelstopp, unipolär spindel, defekter i PTP-montering, mutationer i karyogamiregulatorer, störning av positionen av kärnorna osv.
Spc42 är ett speciellt spiralformigt protein som utgör mitten av PTP. Ungefär 1000 Spc42-molekyler sätts samman till trimmers av Spc42-dimerer, vilket bildar ett hexagonalt gitter synligt på cryo-EM i IL2-skiktet. Överuttryck av Spc42 leder till bildandet av en superplatta som krävs för verkan av cis- och /nms-faktorer, som är involverade i PTP-fördubbling vid G 1 -stadiet av cellcykeln.
Vid N-terminalen är Spc42-proteinet kopplat till Spc110 och Spc29, två andra spiralformade proteiner som är belägna på den nukleära sidan av PTP. C-terminalen av Spc110 är belägen i den centrala lamina och är associerad med Spc29 och det kalciumbindande proteinet calmodulin (Cmdl). I jäst är en hypotetisk funktion av kalmodulin i PTP regleringen av bindningen av Spcll0-proteinet till Spc29. Spc29-proteinet är en länk mellan det inre och centrala skiktet och är associerat med Spc42 och Spc110, även om enligt vissa rapporter kan Spc110 direkt interagera med Spc42 [3] .
N-terminalen av Spc110 är belägen i den inre lamina och är kopplad direkt till Spc98, en av två liknande y-tubulin-relaterade proteiner som krävs för mikrotubulibildning. C-terminalen av Spc42 vetter mot cytoplasman och är kopplad till C-terminalen av Cnm67. I likhet med Spc110 underlättar den spirallindade regionen av Cnm67 dess dimerisering och funktion mellan de inre lagren av IL2 och IL1. N-terminalen av Cnm67-proteinet är associerad med den yttre plattan av PTV och Nudl-proteinet, vilket är nödvändigt för att lämna mitos. Ett annat spiralformat protein, Spc72, finns också i det yttre skiktet. Spc72 är associerad med Nudl och med komponenter i y-tubulinkomplexet.
Minst 9 signalkomponenter i MEN-nätverket som styr spindelpositionen och vissa sena mitotiska händelser är associerade med PTP. Lokaliseringen av MEN-proteiner i spindelns polära kropp är viktig för deras funktion. Proteiner som reglerar spindelns position kan också hittas i PTV. Dynein , såväl som en del av det kortikala associerade proteinet Kar9, är lokaliserade i PTV och associerade med mikrotubuli.
Spindelns polära kropp syntetiseras inte om, utan fördubblas varje gång i G 1 -stadiet av cellcykeln . Denna process är mycket viktig för bildandet av den bipolära fissionsspindeln . PTV-fördubblingsprocessen kan delas in i tre steg: den första inträffar tidigt i G 1 -stadiet , när satellitmaterial bildas vid kanten av halvbryggan. Under det andra steget förlängs halvbron, och dess cytoplasmatiska och nukleära sidor smälter samman. Samtidigt bildar satelliten en ny bärarplatta, en skiktad struktur, som till sin sammansättning liknar den cytoplasmatiska delen av PTV:n. Denna platta är inbyggd i kärnmembranet, och på grundval av den är en ny PTV färdig, först den cytoplasmatiska delen och sedan den nukleära delen. I slutet av G 1 innehåller jästcellen två intilliggande PTV:er förbundna med en brygga. Sedan går bron som förbinder dem sönder, och spindelns två polära kroppar rör sig till motsatta sidor av kärnhöljet [4] .
Diploida celler av jästen S. cerevisiae genomgår två meiotiska delningar med bildandet av haploida avkomma under förhållanden av kvävesvält. I processen för delning segregerar kromosomerna, och avkomman får bara en kopia av alla 16 kromosomerna. Den meiotiska spindeln liknar strukturen den mitotiska spindeln och bildas under den första uppdelningen av meios. Morfologiskt är den polära kroppen av den meiotiska spindeln I identisk med PTV för den mitotiska spindeln, men större i diameter. Förmodligen är alla PTP-komponenter viktiga för mitotisk PTP. Mellan meiotiska divisioner bör PTP fördubblas eftersom två bipolära spindlar bildas i meiotiskt stadium II. Märkligt nog sker fördubbling i frånvaro av kärnklyvning (mitos i svampar är stängd och kärnmembranet bevaras under hela cykeln), det vill säga två meiotiska spindlar av meios II bildas i en kärna. Efter den successiva fördubblingen och bildandet av den meiotiska spindeln II genomgår STP:erna morfologiska förändringar. Det yttre plattproteinet Spc72 tas bort och ersätts av två meiotiska PTP-proteiner, Mpc54 och Spo21/Mpc70, som bildar den meiotiska plattan [5] .
| eukaryota cellorganeller _ | |
|---|---|
| endomembransystem | |
| cytoskelett | |
| Endosymbionter | |
| Andra inre organeller | |
| Externa organeller | |