La broche mitotique est composée de deux types de microtubules. Les microtubules dynamiques de cinécoros capturent des cinécoros, tandis que les microtubules interpolaires stables servent de colonne vertébrale structurelle qui relie les deux pôles de la broche. On pense que les deux sont indispensables à la division cellulaire dans les eucaryotes. Nous montrons ici que les microtubules interpolaires sont dispensables pour la deuxième division de la méiose dans la levure de fission. Même lorsque les microtubules intersolaires sont interrompues par un médicament de dépolytage de microtubule, les pôles de broche sont séparés et les chromosomes sécrètent le pôle dans la deuxième division de la méiose dans la plupart des cigogènes, produisant des spores viables. La membrane de la présera, qui encapsule le noyau dans la deuxième division de la méiose et est guidée par les protéines de septine et de pointe, est responsable de la réalisation des événements méiotiques en l’absence de microtubules interpolaires. En outre, lors de la deuxième division physiologique de la méiose sans perturbation des microtubules, l’assemblage de la membrane des structures de spores structurellement à la séparation de la pôle de broche et de la division nucléaire, générant une force suffisante pour la séparation du pôle de broche et des événements suivants Quelles que soit les microtubules interpolaires.
Introduction
Les microtubules ont des fonctions essentielles dans la division cellulaire des eucaryotes. La broche mitotique se compose de deux types de microtubules: microtubules KINETOCHORE (KTMT) et microtubules interpolaires (IPMTS) 1, 2, 3. La KTMT répète de manière dynamique la polymérisation et la dépolimérisation de la dimère α / β-tubuline, capturant et tirant les cancers chromosomes. Au contraire, IPMT stable servit de réseau de réseau structurel qui relie les deux pôles 4 de la broche.
Le besoin de microtubules de broche pour la ségrégation des chromosomes a été démontré dans de nombreuses études au cours des dernières décennies. , l’utilisation de médicaments ou de traitement avec des microtubules à froid pour dépolimer, ainsi que l’utilisation de cellules mutantes défectueuses dans l’organisation de microtubules. L’exigence KTMTS semble évidente, puisque une faute dans l’Union des microtubules Kinetochore peut provoquer une aneuploïde 5. Il est connu que la protéine ASE1 / PRC1 associée aux microtubules regroupe l’IPMT dans la zone centrale de la broche dans la mitose tardive (anafase) 6, 7, 8, 9. Le dysfonctionnement de ASE1 / PRC1 n’affecte pas l’union des microtubules Kinetochore de la métaphase, mais provoque un effondrement de la broche dans l’anaphase, qui conduit souvent à la production d’anuploïdes. L’aneuploïdie peut entraîner une instabilité génomique et, par conséquent, est étroitement liée à la tumorigenèse 10. Par conséquent, on pense que les deux types de microtubules sont indispensables à la ségrégation chromosomique correcte dans les eucaryotes. Cependant, la plupart de ces connaissances reposent sur des études de cellules mitotiques, et il est peu compris que cette propriété est partagée avec des cellules métiotiques.
Dans cette étude, nous faisons des observations de cellules vivantes dans des cellules. Mitotique En tant que méiotique de la levure de fission Schizosaccharomyces Pombe pour réévaluer l’importance biologique des microtubules dans la ségrégation des chromosomes. Nous ajoutons un médicament de dépolytage de microtubule, un carbamate de méthyl-2-benzimidazole (MBC), des cellules de type sauvage avant la division mitotique ou méiotique et surveiller la progression du cycle de cellule à l’aide de la microscopie de fluorescence en temps réel (Fig. S1A supplémentaire. La vie de la Pombe. cycle). Nous avons constaté que l’IPMT était dispensable dans la deuxième division de la méiose (MII), contre la croyance générale d’une exigence absolue de microtubules. La séparation du pôle de broche et des événements ultérieurs se sont produites normalement même en l’absence d’IPMT dans l’IMA. De plus, nous identifions que la membrane des freeporas, qui encapsule le noyau, est responsable de la génération de la force pour séparer les pôles au lieu des microtubules. De manière inattendue, même lorsque les microtubules étaient intactes, l’élimination de la membrane des spores a réduit la proportion de la séparation du pôle de broche. Nous proposons que la membrane de ForePoras soit le premier matériau non microtubulaire qui produit la Force de la division cellulaire dans des conditions physiologiques.
Les microtubules interpolaires sont dispensables dans l’IMA.
Les microtubules ont été affichées avec la protéine fluorescente verte (GFP) marquée avec α2-tubuline (ATB2), le corps du pôle de broche (SPB; un centrosome fongique équivalent) a été marqué de la protéine fluorescente CIAN ( CFP), le composant moyen SFI1 SFI1 (SFI1-CFP) (SFI1-CFP) et le CINETOCORUS ont été marqués d’usine MIS6 (MIS6-2MCH) étiqueté de 2 m. Au cours de la mitose normale en l’absence de MBC, les microtubules qui ont nucléé les deux SPB interagi pour former une broche bipolaire robuste et SPB 11, 12 (figure 1a). Jusqu’à métaphase, la région de la broche centrale a montré un signal GFP-de ATB2 relativement mince (12 min), ce qui reflète le fait que plusieurs courtes KTMT étaient situés près de SPB, tandis que INTPER relié les deux SPB 4 (. Figure S1B supplémentaires) pour un régime). Dans l’anafase B (22 min), la broche a été allongée à travers le glissement IPMT interdigant dans la zone centrale de la broche. Des propriétés similaires ont été observées pour la broche dans la méiose I (MI) et dans Mii (Fig. 1B, Fig. S1C supplémentaire). Nous ajoutons MBC et observent des cellules qui venaient d’entrer dans la mitose. Comme prévu, la nucléation des microtubules du SPB a été fortement inhibée, et le SPB ne se sépare jamais en présence de MBC (90 min, Fig. 1C et Fig. S1D supplémentaire), ce qui confirme l’importance de microtubules dans la division mitotique. Au contraire, lorsque les MBC ont été ajoutés aux cigotes avant la MII (0 min, Fig. 1D), les modules SPB pouvaient être séparés, bien que le microcubulation a été inhibée de manière significative par le MBC (Fig. Complémentaire S1E). Un signal GFP-ATB2 n’a été détecté que sur les pôles de broche, ce qui indique que les IPMT qui relient les deux SPB ont été interrompus (42 min). En présence de MBC, seules des microtubules courtes associées à des cancerses ont été détectées (Fig. 1e), suggérant qu’ils pouvaient servir de KTMT. Les cinécors étaient également séparés aux deux pôles de la plupart des cellules traitées avec MBC (voir ci-dessous), ce qui indique que les microtubules courtes suffisaient pour la capture et la connexion des CINETOCOROS sur SPB. Non seulement la séparation des SPB et la séparation des chromosomes, mais aussi la division nucléaire ont été réalisées avec succès en présence de MBC (Fig. 1F).
(A – E) cellules vives images de cellules portant GFP-ATB2 (microtubules, vert), MIS6 -2mcherry ( MIS6-2MCH, KINETOCHORORES; ROUGE) ET SFI1-CFP (SPB, Bleu). Les images de laps de temps cellulaire qui subissent une mitose normale (A) et la méiose II (MII) (B) sont indiquées. Pour les cellules Mii en B et D, les régions abandonnées des cigotations sont agrandies comme des images de laps de temps. La forme des cellules est décrite dans les courbes de points; n = 10. (c) Un médicament de dépolymérisation de microtubule a été ajouté, MBC, à une cellule qui entre dans la mitose (0 min), juste avant la séparation avec SPB. MBC a inhibé la formation de microtubules et de séparation de SPB jusqu’à la fin de l’observation (90 min). (D) MBC a été ajouté à une cellule qui entre Mii (n = 14). Les astuces arrow indiquent qu’une séparation SPB s’est produite même en l’absence d’IPMT. (e) Kymographes du cheptel de temps des broches pendant Mii, sans (à gauche) et avec (à droite) MBC (n ≥10). Les régions rectangulaires contenant les axes sont coupées à partir des images de temps écoulées et alignez-vous au fil du temps. SPBS et Kinetochores séparés même en l’absence d’IPMTS (à droite). La longueur des flèches correspond à 5 min. (f) La division nucléaire de Mii Cigotos sans (à gauche) et avec (à droite) MBC a été surveillée avec le marqueur d’emballage nucléaire CUT11-3MRFP (rouge), ainsi que le GFP-ATB2 (vert) (N ≥6). Les régions encadrées sont étendues au fil des images de temps ci-dessous. G) CUT7-446 Zigotos mutants soumis à Mii qui marquait avec GFP-ATB2 (vert), MIS6-2MRFP (rouge) et SFI1-CFP (bleu) (n = 6). Au cours de la MII, les SPB ont été séparés et la broche bipolaire a été formée à une température restrictive (32 ° C), à laquelle les cellules mitotiques ont échoué dans la séparation du SPB avec la broche monopolaire. Barres d’échelle, 2 um.
image en taille réelle
Parce qu’il est possible que l’effet de la MBC est partielle et qui reste une quantité indétectable de INTPER et on peut conduire à la séparation Cabo De SPB et des événements ultérieurs, examinez le mutant CUT7 dans notre système. CUT7 est la levure de fission Orthogum du BIMC / EG5 / Kinesin-5 Kinesin 12, 13. CUT7 Connecte des microtubules antisarales émanant de chaque SPB et glisse les microtubules vers l’extérieur, séparant ainsi les SPB. Au cours de la mitose, les SPB dans la coupe mutante sensible à la température 7-446 n’ont pas été séparés à température restrictive, ce qui a entraîné la génération de broches monopolaires 13 (Fig. S2 Supplément).En revanche, les SPB ont été séparés pendant Mii en cigotos de 7 à 446 à la température restrictive (Fig. 1G). Cela montre que la séparation du SPB pendant la MII n’est pas basée sur l’interaction IPMT médiée par CUT7. Nous concluons donc que les IPMT sont dispensables lors de l’exécution d’événements de phase essentiels, tels que la séparation SPB, la ségrégation des chromosomes et la division nucléaire dans Mii (Fig. S3 complémentaire).
Ségrégation normale des chromosomes en l’absence de IPMTS in Mii
Les cellules mitotiques traitées avec une dose élevée de MBC entraînent généralement un phénotype létal « coupé », qui montre une cytokinesis forcée avec des chromosomes non cuits 14, 15, 16. Pour déterminer si la division IPMT indépendante observée au cours de l’IMA pourrait entraîner une ségrégation anormale des chromosomes, les centromètres du chromosome II (CEN2) avec GFP (le système CEN2-GFP 17) ont été marqués et les cellules ont été filmées pour faire des kymographes . Pendant la mitose en l’absence de MBC, un seul point SFI1-CFP a été divisé en démarrage mitotique (Fig. S4A Supplément). Simultanément, le CEN2 – GFP se concentre, a commencé à osciller entre les deux SPBS à la métaphase. Les points CEN2 – GFP ont ensuite été séparés vers chaque SPB (ANAFASE A) et la distance inter-SPB a augmenté, reflétant l’allongement de la broche (anafase B) 17, 18. Une cinétique similaire a été observée lors de MII (WT Mii, -MBC, Fig. 2a). Lorsque MBC a été ajouté au démarrage mitotique, les SPB ont cessé de diviser et le CEN2-GFP se concentre cessé d’osciller (Fig. S4B complémentaire), ce qui a provoqué une défaillance de la ségrégation de chromosomes. En revanche, 80% des cigotations Mii traitées avec du CEN2-GFP à deux pôles séparé MBC (WT Mii, + MBC, Fig. 2a, B), qui indique à nouveau que la MII est beaucoup moins sensible au MBC que la mitose et la messagerie instantanée .