Spindlens polære krop ( PTA ) er mikrotubulus-organiseringscentret , svampeækvivalenten til centrosomet af dyreceller. I modsætning til centrosomet er der ingen centrioler i PTV . I gæren S. cerevisiae , under et elektronmikroskop, ligner det en elektrontæt flerlagsstruktur indlejret i kernens skal. Ud over dens hovedfunktion (mikrotubulus organisationscenter) er spindlens polære krop indirekte involveret i kromosomadskillelse, arrangementet af kerner i cellen, karyogami og orienteringen af fissionsspindlen. Derudover er det stedet for perception af signaler fra MEN ( mitotisk udgangsnetværk ) pathway, og deltager muligvis i dannelsen af væggen af S. cerevisiae sporeposen [1] .
Strukturen af PTP er blevet grundigt undersøgt ved hjælp af elektronmikroskopi i en række gær ( Schizosaccharomyces cerevisiae , S. pombe , S. japonicus ) og den filamentøse svamp Ashbya gossypii . Det har vist sig, at PTV er en trelags ikke-membranstruktur, som i tilfælde af en ikke-delende kerne er placeret i cytoplasmaet, støder tæt op til kernemembranen og deltager i dannelsen af cytoplasmatiske mikrotubuli, og under kernedeling (mitose, meiose) integreres det i kernemembranen og deltager i spindeldannelsen. PTV af S. cerevisiae er en cylindrisk organel, der består af tre skiver eller plader af mørkfarvet materiale. Følgende lag af PTV skelnes (når de bevæger sig fra cytoplasmaet til kernen):
På den ene side er den centrale plade af spindlens polære krop i kontakt med det elektrontætte område af kernehylsteret, kaldet halvbroen . Dette er samlingsstedet for den nye polære krop, men den er også involveret i karyogami. De nukleare og cytoplasmatiske sider af halvbroen er ikke ækvivalente. To membranproteiner, Kar1p og Mps3p, placeret i halvbroen er nødvendige for at danne og vedligeholde dens struktur og markere dens sider. Begge proteiner er forbundet med Cdc31p, en gærhomolog af centrin , som er påkrævet for at opretholde halvbroens integritet. En anden halvbro-komponent, Sfi1p, er i stand til at binde til Cdc31p gennem flere konserverede Cdc31-bindingssteder. Kar1p er involveret i at forbinde halvbroen til PTP-kernen gennem interaktion med Bbp1p, og spiller også en rolle i reorganiseringen af PTP'en under G 1 -fasen [2] . Den centrale plade og det indre lag 2 består på sin side af separate højt ordnede lag.
Omhyggelig analyse af størrelsen og strukturen af PTP i S. cerevisiae viste, at PTP er en dynamisk organel. I haploide celler vokser PTP i diameter fra 80 nm i cellecyklussens G-stadium til 110 nm i mitose, selvom højden af PTP (afstanden fra den indre til den ydre plade) forbliver konstant på omkring 150 nm. Diameteren af PTV øges med en stigning i indholdet af DNA i cellen . I en diploid celle er PTV-diameteren 160 nm, og i en tetraploid celle er den dobbelt så stor. Forøgelse af diameteren af PTV øger dets evne til at danne mikrotubuli, hvilket er vigtigt for kromosomadskillelse . Hvordan størrelsen af PTV'et reguleres er stadig ukendt. PTV-strukturen ændres på G1-stadiet , som forberedelse til fordobling og modning, og under den anden deling af meiose, når sporedannelsen påbegyndes.
Spindlens polære krop er det eneste sted med mikrotubulus oprindelse i den polynukleære filamentøse ascomycete-svamp , en nær slægtning til den spirende gær Ashbya gossypii . Analyse af A. gossypii PTT ved elektronmikroskopi afslørede en flerlagsstruktur svarende til den polære krop af S. cerevisiae , men med udtalte forskelle på den cytoplasmatiske side. Op til 6 vinkelrette og tangentielle cytoplasmatiske mikrotubuli opstår fra den ydre lamina. Vinkelrette og tangentielle cytoplasmatiske mikrotubuli svarer til korte mikrotubuli forbundet med cortex. Hver PTV giver anledning til sit eget bundt af cytoplasmatiske mikrotubuli, og manglen på overlapning af mikrotubulibundter af tilstødende kerner forklarer den autonome nukleare oscillation, der ses i den flerkernede A. gossypii hypha .
Molekylvægten af det diploide PTP, inklusive mikrotubuli og mikrotubuli-associerede proteiner, når 1-1,5 GDa , kernen af spindlens polære krop er 0,3-0,5 GDa. PTV'et indeholder mindst 30 forskellige proteiner. Imidlertid er kun 17 komponenter af den mitotiske PTP blevet identificeret indtil videre. PTP er dannet af strukturelle proteiner, y-tubulin-lignende proteiner og MEN-komponenter. Deletion eller mutation af genet, der styrer syntesen af et af disse proteiner, fører til flere defekter i strukturen og funktionen af PTP: cellecyklusstandsning, unipolær spindel, PTP-samlingsdefekter, mutationer i karyogami-regulatorer, forstyrrelse af positionen af kerner osv.
Spc42 er et specielt spiralformet protein, der danner centrum af PTP. Ca. 1000 Spc42-molekyler samles til trimmere af Spc42-dimerer, der danner et sekskantet gitter synligt på cryo-EM i IL2-laget. Overekspression af Spc42 fører til dannelsen af en superplade, der kræves til virkningen af cis- og /nms-faktorer, som er involveret i PTP-fordobling på G 1 -stadiet af cellecyklussen.
I N-terminalen er Spc42-proteinet forbundet med Spc110 og Spc29, to andre spiralformede proteiner, der er placeret på den nukleare side af PTP'en. C-terminalen af Spc110 er placeret i den centrale lamina og er forbundet med Spc29 og det calciumbindende protein calmodulin (Cmdl). I gær er en hypotetisk funktion af calmodulin i PTP reguleringen af bindingen af Spcll0-proteinet til Spc29. Spc29-proteinet er en linker mellem den indre og centrale lamina og er forbundet med Spc42 og Spc110, selvom ifølge nogle rapporter kan Spc110 direkte interagere med Spc42 [3] .
N-terminalen af Spc110 er placeret i den indre lamina og er forbundet direkte til Spc98, en af to lignende y-tubulin-relaterede proteiner, der kræves til mikrotubulidannelse. C-terminalen af Spc42 vender mod cytoplasmaet og er forbundet med C-terminalen af Cnm67. I lighed med Spc110 letter den spiralviklede region af Cnm67 dets dimerisering og funktion mellem de indre lag af IL2 og IL1. N-terminalen af Cnm67-proteinet er forbundet med den ydre plade af PTV'et og Nudl-proteinet, som er nødvendigt for at komme ud af mitose. Et andet spiralformet protein, Spc72, findes også i den ydre lamina. Spc72 er forbundet med Nudl og med komponenter af y-tubulinkomplekset.
Mindst 9 signalkomponenter af MEN-netværket, der styrer spindelpositionen og nogle sene mitotiske hændelser , er forbundet med PTP. Lokaliseringen af MEN-proteiner i spindlens polære krop er vigtig for deres funktion. Proteiner, der regulerer spindlens position, kan også findes i PTV. Dynein , såvel som en brøkdel af det kortikale-associerede protein Kar9, er lokaliseret i PTV og associeret med mikrotubuli.
Spindlens polære krop gensyntetiseres ikke, men fordobles hver gang på G 1 -stadiet af cellecyklussen . Denne proces er meget vigtig for dannelsen af den bipolære fissionsspindel . PTV-fordoblingsprocessen kan opdeles i tre trin: den første sker tidligt i G 1 -stadiet , når satellitmateriale dannes ved kanten af halvbroen. I løbet af det andet trin forlænges halvbroen, og dens cytoplasmatiske og nukleare sider smelter sammen. Samtidig danner satellitten en ny bæreplade, en lagdelt struktur, som i sammensætning ligner den cytoplasmatiske del af PTV'et. Denne plade er indbygget i kernemembranen, og på dens basis færdiggøres en ny PTV, først den cytoplasmatiske og derefter den nukleare del. I slutningen af G 1 indeholder gærcellen to tilstødende PTV'er forbundet med en bro. Så knækker broen, der forbinder dem, og spindlens to polære legemer bevæger sig til modsatte sider af kernehylsteret [4] .
Diploide celler fra gæren S. cerevisiae gennemgår to meiotiske delinger med dannelse af haploide afkom under betingelser med nitrogenudsultning. I processen med deling adskiller kromosomerne sig, og afkommet modtager kun én kopi af alle 16 kromosomer. Den meiotiske spindel ligner i strukturen den mitotiske spindel og dannes under den første deling af meiose. Morfologisk er den polære krop af den meiotiske spindel I identisk med PTV af den mitotiske spindel, men større i diameter. Formentlig er alle PTP-komponenter vigtige for mitotisk PTP. Mellem meiotiske divisioner bør PTP fordobles, da der dannes to bipolære spindler i meiotisk stadium II. Mærkeligt nok sker fordobling i fravær af nuklear fission (mitose i svampe er lukket , og kernemembranen bevares gennem hele cyklussen), det vil sige, at to meiotiske spindler af meiose II dannes i en kerne. Efter den successive fordobling og dannelse af den meiotiske spindel II undergår STP'erne morfologiske ændringer. Det ydre pladeprotein Spc72 fjernes og erstattes af to meiotiske PTP-proteiner, Mpc54 og Spo21/Mpc70, som danner den meiotiske plade [5] .
| eukaryote celleorganeller _ | |
|---|---|
| endomembransystem | |
| cytoskelet | |
| Endosymbionter | |
| Andre indre organeller | |
| Eksterne organeller | |