Полярное тельце веретена
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b0/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%86%D0%B5_%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%B0.gif/427px-%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%86%D0%B5_%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%B0.gif)
Полярное тельце веретена (ПТВ) —
Структура полярного тельца веретена
Структура ПТВ была тщательно изучена с помощью электронной микроскопии у ряда дрожжей (
- Наружная пластина, обращена к цитоплазме и связана с цитоплазматическими микротрубочками
- Внутренний слой 1 (IL1)
- Внутренний слой 2 (IL2)
- Центральная пластина, находится на уровне ядерной мембраны, содержит особые отростка в виде крючков, заякоривающие ПВТ
- Внутренняя пластина, обращена к нуклеоплазме и связана с микротрубочками хромосом
С одной стороны центральная пластина полярного тельца веретена контактирует с электронноплотным районом ядерной оболочки, называемым полумостом (англ. half-bridge). Это место сборки нового полярного тельца, но кроме того он участвует в кариогамии. Ядерная и цитоплазматические стороны полумоста не эквивалентны. Два мембранных белка, Kar1p и Mps3p, расположенные в полумосте, необходимы для формирования и поддержания его структуры и маркируют его стороны. Оба белка связаны с Cdc31p, дрожжевым гомологом центрина, который необходим для поддержания целостности полумоста. Ещё один компонент полумоста, Sfi1p, способен связываться с Cdc31p при помощи множества консервативных Cdc31-связывающих сайтов. Kar1p участвует в соединении полумоста с ядром ПТВ посредством взаимодействия с Bbp1p, а также играет роль в реорганизации ПТВ во время G1-фазы[2]. Центральная пластинка и внутренний слой 2 в свою очередь состоят из отдельных высокоупорядоченных слоев.
Тщательный анализ размера и структуры ПТВ у S. cerevisiae показал, что ПТВ — динамичная органелла. В гаплоидных клетках ПТВ разрастаются в диаметре от 80 нм в стадии G, клеточного цикла до 110 нм в митозе, хотя высота ПТВ (расстояние от внутренней до наружной пластины) остается постоянной и составляет примерно 150 нм. Диаметр ПТВ увеличивается с увеличением содержания в клетке
Полярное тельце веретена является единственным местом зарождения микротрубочек у многоядерного мицелиального аскомицетного гриба, близкого родственника почкующихся дрожжей Ashbya gossypii. Анализ ПТВ A. gossypii с помощью электронной микроскопии выявил многослойную структуру, сходную с полярным тельцем S. cerevisiae, но с выраженными различиями на цитоплазматической стороне. До 6 перпендикулярных и тангентальных цитоплазматических микротрубочек отходят от наружной пластинки. Перпендикулярные и тангентальные цитоплазматические микротрубочки соответствуют коротким микротрубочкам, ассоциированным с кортексом. Каждое ПТВ порождает свой собственный пучок цитоплазматических микротрубочек, и отсутствие перекрытия пучков микротрубочек соседних ядер объясняет автономную осцилляцию ядер, наблюдаемую в многоядерной гифе A. gossypii.
Компоненты ПТВ
Молекулярная масса диплоидного ПТВ, включая микротрубочки и ассоциированные с микротрубочками белки, достигает 1-1,5 ГДа, сердцевина полярного тельца веретена составляет 0,3-0,5 ГДа. ПТВ содержит, по крайней мере, 30 разных белков. Однако, к настоящему времени идентифицировано только 17 компонентов митотического ПТВ. ПТВ образовано структурными белками, γ-тубулиноподобными белками и компонентами MEN. Делеция или мутация гена, контролирующего синтез любого из этих белков, приводит к множественным дефектам структуры и функции ПТВ: арест клеточного цикла, однополюсное веретено, дефекты сборки ПТВ, мутации регуляторов кариогамии, нарушение положения ядер и др.
Белки центра ПТВ
Spc42 — особый спирально закрученный белок, который образует центр ПТВ. Примерно 1000 молекул Spc42 собрано в триммеры димеров Spc42, формируя гексагональную решетку, видимую на крио-ЭМ в слое IL2. Суперэкспрессия Spc42 приводит к формированию суперпластины, необходимой для действия cis- и /nms-факторов, которые задействованы в удвоении ПТВ на стадии G1 клеточного цикла.
На N-конце белок Spc42 связан с Spc110 и Spc29, двумя другими спирально закрученными белками, которые локализованы на ядерной стороне ПТВ. С-Концы Spc110 локализованы в центральной пластинке и связаны с Spc29 и кальций-связывающим белком кальмодулином (Cmdl). У дрожжей — гипотетическая функция кальмодулина в ПТВ — регуляция связывания белка Spcll0 с Spc29. Белок Spc29 является линкером между внутренней и центральной пластинкой и связан с Spc42 и Spc110, хотя по некоторым данным Spc110 может непосредственно взаимо¬действовать с Spc42[3].
N-Конец Spc110 локализован во внутренней пластинке и связан непосредственно с Spc98, одним из двух похожих у-тубулин-связанных белков, необходимых для образования микротрубочек. С-Конец Spc42 обращен в цитоплазму и связан с С-концом Cnm67. Сходно с Spc110, спирально закрученный участок Cnm67 способствует его димеризации и функционированию между внутренними слоями IL2 и IL1. N-Конец белка Cnm67 связан с наружной пластиной ПТВ и белком Nudl, необходимым для выхода из митоза. Другой спирально закрученный белок Spc72 также обнаружен в наружной пластинке. Spc72 связан с Nudl и с компонентами γ-тубулинового комплекса.
Другие белки ПТВ
По крайней мере, 9 компонентов сигнального пути сети MEN, которые контролируют положение веретена деления и некоторые поздние события митоза, связаны с ПТВ. Локализация белков MEN в полярном тельце веретена важна для их функционирования. Белки, которые регулируют положение веретена деления, могут быть также обнаружены в ПТВ. Динеин, а также фракция кортикально-связанного белка Kar9 локализованы в ПТВ и связаны с микротрубочками.
Удвоение ПТВ
Полярное тельце веретена не синтезируется заново, а удваивается каждый раз на стадии G1 клеточного цикла. Этот процесс очень важен для образования биполярного веретена деления. Процесс удвоения ПТВ можно разделить на три этапа: первая происходит рано на стадии G1, когда на краю полумоста образуется сателлитный материал. В ходе второго этапа полумост удлиняется, а его цитоплазматическая и ядерные стороны сливаются. В то же время сателлит образует новую несущую пластинку, слоистую структуру, которая по составу схожа с цитоплазматической частью ПТВ. Эта пластинка встраивается в ядерную оболочку, и на её основе происходит достраивание нового ПТВ, сначала цитоплазматической, а затем и ядерной части. В конце G1 в дрожжевой клетке содержатся два расположенных рядом ПТВ, соединённых мостом. Затем связывающий их мост разрывается, и два полярных тельца веретена перемещаются на противоположные стороны ядерной оболочки[4].
Мейотическое и митотическое ПТВ
Диплоидные клетки дрожжей S. cerevisiae подвергаются двум делениям мейоза с образованием гаплоидного потомства в условиях азотного голодания. В процессе деления происходит расхождение хромосом, и потомство получает только одну копию из всех 16 хромосом. Мейотическое веретено аналогично по структуре митотическому веретену и образуется в процессе первого деления мейоза. Морфологически полярное тельце веретена деления мейоза I идентично ПТВ митотического веретена деления, но больше его в диаметре. Предположительно, все компоненты ПТВ важны для митотического ПТВ. Между делениями мейоза ПТВ должно удвоиться, так как формируются два биполярных веретена в стадии мейоза II. Любопытно, что удвоение происходит в отсутствие ядерного деления (митоз у грибов закрытый и ядерная оболочка сохраняется на протяжении всего цикла), то есть два мейотических веретена мейоза II формируются в одном ядре. Вслед за последовательным удвоением и формированием веретена мейоза II ПТВ подвергаются морфологическим изменениям. Белок наружной пластины Spc72 удаляется и заменяется на два мейотических белка ПТВ, Мрс54 и Spo21/Mpc70, которые формируют мейотическую пластину[5].
Примечания
- doi:10.2307/3793330.
- . (недоступная ссылка)
- ↑ Castillo, Andrea R. et all. The yeast protein kinase Mps1p is required for assembly of the integral spindle pole body for component Spc42p (англ.) // The Journal of Cell Biology[англ.] : journal. — 2002. — 4 February (vol. 156, no. 3). — P. 453—465.
- 13 апреля 2020 года.
- ↑ Камзолкина, 2015, с. 179.
Литература
- Камзолкина О. В., Дунаевский Я. Е. Биология грибной клетки. — М.: Товарищество научных изданий КМК, 2015. — 239 с. — ISBN 978-5-9906564-1-3.