Cellules évitent tout simplement chromosome confusion

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La division cellulaire de la reproduction a évolué une solution simple, mécanique pour éviter chromosome erreurs de tri, les chercheurs rapportent dans la Science Express le 11 septembre.

Cellules évitent tout simplement chromosome confusion

Ce est Un total de fluorescence à réflexion interne (FRBR) microscope utilisé dans le laboratoire de Charles Asbury à l'Université de Washington, où son équipe étudie la machinerie moléculaire de la séparation des chromosomes lors de la division cellulaire de reproduction.

Crédit: Charles Asbury

Cette mesure de protection naturelle empêche nombre de chromosomes incorrectes et les désalignements qui mènent à l'infertilité, une fausse couche, ou des conditions congénitales.

"Des erreurs lors de la division cellulaire reproduction causent ces problèmes, mais ce qui se passe exactement mal est souvent pas compris", a déclaré Adele Marston du Centre Wellcome Trust pour la biologie cellulaire à l'Université d'Édimbourg en Écosse et auteur principal de l'étude. Comprendre les mécanismes de protection normales comme celui récemment découvert pourrait suggérer où les choses peuvent mal tourner.

Marston est partie d'une équipe de la méiose étude internationale - le type de division cellulaire qui sépare nombre initial d'un organisme de chromosomes dans la moitié pour la reproduction sexuelle. La méiose se produit, par exemple, de créer des spermatozoïdes ou des ovules. La réduction permet progéniture hérite de la moitié de leurs chromosomes de leur père, et la moitié de leur mère.

"Au cours de la division cellulaire," dit-elle, "chromosomes doivent être précisément triés dans une chorégraphie élaborée où chromosomes jumeler, puis participer à une séquence."

Cependant, la disposition se complique pendant les premiers stades de la division cellulaire de reproduction. Au lieu de seulement paires de chromosomes, l'appareil de broche-like dans les cellules qui tire chromosomes part doit faire face à des quatuors. Chacun contient venant de la mère lié à deux venant du père chromatides A est l'un des deux brins formés quand un chromosome est dupliqué deux «chromatides sœurs»; chromatides sœurs sont des copies identiques.

"Le résultat correct pour la première étape de la méiose," a expliqué le Dr Charles L. Asbury, professeur de physiologie et de biophysique à l'Université de Washington, "est pour les chromatides sœurs à migrer ensemble plutôt que de se séparer." Asbury est l'auteur principal de l'étude.

Dans tous les types de division cellulaire, il a noté, chromatides sœurs sont maintenus ensemble d'abord par la cohésion. Mais dans les premiers stades de la division cellulaire de la reproduction, l'équipe de recherche a découvert qu'un lien fort, extra-serré rejoint les chromatides sœurs.

Lorsque les cellules se préparent à diviser, machines moléculaires, appelés kinétochores, apparaissent et assument plusieurs rôles. Ils ont tous deux le contrôle et dur mouvement des chromosomes. Ils fixent le calendrier pour d'autres événements de la division cellulaire, y compris la séparation réelle des chromosomes.

Les kinétochores sont constitués d'un réseau de protéines qui se lient à la pointe des structures minuscules, fibreux appelées microtubules. Les conseils agissent comme moteurs. Le kinétochore convertit l'allongement et un raccourcissement des microtubules conseils en vigueur utile de déplacer chromosomes.

Les chercheurs ont déterminé que, pendant les premiers stades de la méiose, entre kinétochores soeur chromosomes mécaniquement fusible. Le tethering garde chromosomes de se séparer prématurément et finir mal placée.

Les kinétochores fusionnés contiennent des éléments plus contraignantes que ne le font kinétochores simples, et forment, pièces jointes difficiles à rupture robustes. Un complexe protéique appelé monopolin se trouve à l'intérieur des cellules au cours des premières étapes de la division cellulaire de la reproduction. Il semble être à l'origine de cette modification. Monopolin seul était capable de fusionner des particules kinétochoriens dans un plat de laboratoire en l'absence d'autres facteurs.

Les chercheurs croient que la fusion de kinétochore est un mécanisme de base pour la bonne répartition des chromosomes dans les cellules saines. Cette caractéristique de la division cellulaire de reproduction est conservée à travers les espèces et fondamentale à la réalisation de modèles attendus de l'héritage génétique.

Dans cette étude, les recherches ont travaillé avec une forme de vie simple, la levure de boulanger, et ont utilisé des techniques de pointe, hautement sophistiqués. Il se agit notamment de manipulation génétique, le piégeage par laser et microscopie à fluorescence.

"Nous avons combiné le contrôle génétique du cycle cellulaire avec la manipulation biophysique d'une machine complexe de protéines - kinétochore - à un niveau de particules unique», a déclaré Asbury. "Je pense que notre travail sera de guider les autres qui étudient les mécanismes moléculaires qui sont réglementées selon le cycle cellulaire."