Митоз и мейоз
Post on 13-Nov-2014
787 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Митоз в клетках саламандры (Flemming, 1882)
Молекулярные механизмы когезии, конденсации и сегрегации хромосом в митозе и мейозе
1. Структура центромеры и кинетохора.
2. Механизмы когезии и конденсации хромосом. Когезин и конденсин.
3. Разделение хромосом при делении клетки.
4. Контроль разделения хромосом.
cohesion
condensation
decondensation
Клеточный цикл
segregation
Mitosis
1. Конденсация хромосом - конденсин:
-в основном - в митозе
2. Когезия хромосом - когезин:
-связывание в G1-фазе
-диссоциация в ходе митоза
Центромера - основной сайт когезии и место прикрепления микротрубочек
Структура хромосомы: центромера и кинетохор
Центромера ивнутренний кинетохор
Центральныйкинетохор
Внешнийкинетохор
Гетерохроматин
Хромосомныеплечи
-поддержание структурыцентромеры
-связь внутреннегои внешнего кинетохора
-контакт с МТ-контроль деления
-прицентромерная когезия
-связь с перифери-ческими МТ -когезия
Центромера дрожжей
Когезия Движениек полюсу
Сse4 (CENP-A)вариант Н3
Сbf1, Cbf3 - сиквенс-специфическоесвязывание
CENP-C
1. ДНК центромер обогащена повторами
2. Все активные центромеры содержат CENP-A
3. Гетерохроматиновая организация ДНК (метилирование и гипоацетилирование гистонов)
4. Эпигенетические механизмы поддержания центромеры:
- последовательности центромеры неконсервативны
- последовательности центромерной ДНК индуцируют образование гетерохроматина, но не центромеры
- неоцентромеры: обычно в эухроматине
C C CCCCC
NDC80
NDC80
HP1
Эпигенетическая центромера1. Гистон CENP-A
В установлении и поддержании структуры центромеры участвует система РНК-интерференции (привлечение HMT и HP1)
H3 H4
H2AH2B
A H4
H2A H2B
A H4
H2A H2B
A H4
H2A H2B
AH4
H2AH2B
A H4
H2A H2B
AH4
H2AH2B
AH4
H2AH2B
AH4
H2AH2B
H3 H4
H2AH2B
H3 H4
H2AH2B
H3H4
H2AH2B
H3H4
H2AH2B
H3H4
H2AH2B
HP1
HMT
M M
M M
INC
EN
P
Au
rora
INC
EN
P
Au
rora
INC
EN
P
Au
rora
P
P
Внешний кинетохор
Внешний кинетохор
6. Белки внешнего кинетохора
5. Chromosome passenger proteins:
AuroraB (киназа), INCENP
4. Когезин
(НР1, CENP-С, NDC80)
3. Белки внутреннего и центрального кинетохора:
CENP-C, NDC80
2. Белки гетерохроматина:
НМТ, HP1C
ohes
in
Coh
esin
Coh
esin
Coh
esin
Dam1, Ctf19 – у S. cerevisiae, у остальных пока не найдены
Ndc80 – у всех эукариот, взаимодействует: - с белками внутреннего кинетохора - с когезином
Прикрепление микротрубочек к кинетохору
Роль Dam1-комплекса в связывании кинетохора с МТ
Веретено деления
Образование метафазной пластинки:
1. Присоединение МТ к кинетохору - движение к полюсам
2. Присоединение МТ к плечам хромосомы - движение к центру
Белковые моторы в составе кинетохора
1. Цитоплазматический динеин:движение к минус-концу МТ
2. CENP-E - кинезин: закрепление кинетохора,движение к плюс-концу
3. Kin1 - кинезин: разборка МТ
4. Хромокинезин: движение к плюс-концу, плечи хромосомы
SMC - structural maintainance of chromosomes
Структура когезина и когезина. SMC-белки
Возможный механизм когезии
Когезин образует кольцо?
Клейсин (kleisine) - субъединица, замыкающая кольцо
Посадка когезина на хромосому и установление когезии1. Происходит в G1-фазе, до начала репликации
2. Основные сайты (CAR - cohesin associated regions): -дрожжи: центромера, А-Т богатые, интергенные участки (каждые 10 kb) -человек: центромера, Alu-повторы
3. Посадка когезина вне центромеры происходит при участии дополнительных белковых комплексов (Scc2/4, ремоделирование хроматина и др.)
В репликации участков, содержащих когезин, возможно, принимает участие специальный репликативный комплекс:
-PCNA («clamp»)
-вариант RF-C («clamp loader»)
-Сtf7 – взаимодействует с RF-C, PCNA, нужен для когезии
-специальная ДНК- полимераза?
Механизм работы конденсина
Механизмы конденсации хромосом с участием конденсина
Взаимосвязь когезии и конденсации
G2
M
cdk1-cyclinB
Дрожжи: конденсация происходит без диссоциации когезина
Многоклеточные: 95% когезина диссоциирует в профазе (разделение хроматид)
cdk1 - cyclin dependent kinasecyclin B - митоз-специфический циклин
PLK
PLK - polo-like kinase
Когезин в районе центромеры защищен белком Shugoshin
Секьюрин:•ингибитор сепаразы, экранирует активный центр фермента
•необходим для правильной локализации и активации сепаразы
Сепараза:•цистеиновая протеаза, 180-250 кДа, родственна каспазам и гемоглобиназам
•расщепляет Scc1-субъединицу когезина
•содержит домен, гомологичный бактериальным HetF-протеазам
APC (anaphase promoting complex):
•убиквитин-лигаза
•необходима для инициации анафазы, участвует в деградации секьюрина
Механизм разделения хромосом
Роль АРС в разделении хромосом
1 - активация сепаразы деградация секьюрина2 - инактивация cdk1-cycB деградация циклина Б3 - инактивация МТ-моторов (X-kid)
4 - расщепление shugoshin (?)
Регуляция активности АРС в клеточном цикле
Субстраты АРС-Cdc20:
•cyclin B (переход к анафазе)
•securin (разделение хромосом)
•моторы веретена деления
Spindle checkpoint
Контроль разделения хромосом
•Для остановки клеточного цикла в метафазе достаточно наличия одного неправильно присоединенного кинетохора
•Система контроля реагирует и на присоединение МТ, и на наличие напряжения между кинетохорами
Контроль осуществляется в два этапа:
1) установление биполярного присоединения МТ - Aurora B-киназа (контроль на наличие напряжения).
2) проверка состояния кинетохора МТ - spindle checkpoint.
Генерация сигнала на неприсоединенном кинетохоре - spindle checkpoint
•На кинетохоре образуется MCC (mitotic checkpoint complex):
-Сdc20 -Mad2/BubR1/Bub3-для образования МСС необходимы также Mad1, Bub1, Bub2, Mps1 и др.
•Система “чувствует” и присоединение МТ, и напряжение между кинетохорами
•В генерации сигнала участвуют белки кинетохора (NDC80, Aurora B) и МТ-моторы (CENP-Е)
Когда все хорошо
Разделение хромосом в мейозе
Мейоз-специфические изоформы когезина:
-Rec8 вместо Scc1 (субстрат сепаразы)-Smc1 вместо Smc1-Вариант Scc3
Два деления мейоза
Множественные функции SMC-белков
1. Поддержание структуры хромосомы: когезия и конденсация
2. Поддержание структуры гетерохроматина (сайленсинг локусов спаривания, S.pombe)
3. Дозовая компенсация (C. elegans)
4. Участие в регуляции клеточного цикла (DNA-damage chekpoint) (и когезин, и конденсин)
5. Рекомбинационная репарация (двунитевые разрывы):
RC-1: SMC1, SMC3, pol , ДНК-лигаза, эндонуклеаза
SMC5/SMC6, когезин
6. регуляция экспрессии генов.
7. Защитная роль: взаимодействие с повторами и предотвращение неравной рекомбинации
Структуры и функции бактериальной РНК-полимеразы
Лаборатория молекулярной генетики микроорганизмов
Институт молекулярной генетики
Основные направления исследований
1. Механизмы инициации.
2. Регуляция элонгации.
3. Структура активного центра.
4. Конформационная подвижность РНКП.
5. Сравнение РНКП термофилов и мезофилов, механизмы термоадаптации.
top related