In der Zellbiologie bezieht sich Spindel-Apparat auf die Subzellstruktur, die Chromosomen zwischen Tochter-Zellen während der Zellabteilung trennt. Es wird auch die mitotic Spindel während mitosis oder die meiotic Spindel während meiosis genannt.

Während der Spindel-Apparat aus Hunderten auf Hunderte von Proteinen zusammengesetzt wird, die grundsätzliche Maschinerie sind die Spindel microtubules. Die Verhaftung von microtubules zu Chromosomen wird durch kinetochores vermittelt, die aktiv Spindel-Bildung kontrollieren und anaphase Frühanfall verhindern. Microtubule polymerization und depolymerization Dynamik steuern Chromosom congression. Depolymerization von microtubules erzeugt Spannung an kinetochores; Bipolar-Verhaftung der Schwester kinetochores zu microtubules, der von entgegengesetzten Zellpol-Paaren gegenüberliegende Spannungskräfte ausgeht, Chromosomen am Zelläquator ausrichtend und sie für die Abtrennung zu Tochter-Zellen im Gleichgewicht haltend. Sobald jedes Chromosom bi-oriented ist, fängt anaphase an und cohesin, der Schwester chromatids verbindet, wird getrennt, die Durchfahrt der Schwester chromatids zu entgegengesetzten Polen erlaubend.

Spindel-Struktur

Der Zellspindel-Apparat schließt die Spindel microtubules, vereinigten Proteine, und jeden centrosomes oder Aster-Gegenwart an den Spindel-Polen ein. Der Spindel-Apparat ist vage Ellipsoid in der bösen Abteilung und den Wachskerzen an den Enden. Im breiten mittleren Teil, der als die Spindel midzone bekannt ist, werden antiparallele microtubules durch kinesins gestopft. An den spitzen Enden, die als Spindel-Pole bekannt sind, sind microtubules nucleated durch den centrosomes in den meisten Tierzellen. Acentrosomal oder anastral Spindeln haben an centrosomes oder Astern an den Spindel-Polen beziehungsweise Mangel, und kommen zum Beispiel während gametogenesis in Tieren vor. In Fungi formen sich Spindeln zwischen im Kernumschlag eingebetteten Spindel-Pol-Körpern. Die meisten Werke haben an centrosomes oder Spindel-Pol-Körpern Mangel, und stattdessen ist Spindel microtubules nucleated auf ihren Kernumschlägen.

Microtubule-verbundene Proteine und Spindel-Dynamik

Die dynamische Verlängerung und Kürzung der Spindel microtubules (Mitchison und Kirschner 1984) bestimmen weit gehend die Gestalt der mitotic Spindel und fördern die richtige Anordnung von Chromosomen an der Spindel midzone. Microtubule-verbundene Proteine (KARTEN) verkehren mit microtubules am midzone und den Spindel-Polen, um ihre Dynamik zu regeln. γ-tubulin ist eine tubulin Spezialvariante, die sich in genannten γ-TuRC eines Komplexes des Rings der nucleates polymerization α/β tubulin heterodimers in microtubules versammelt. Die Einberufung von γ-TuRC zum pericentrosomal Gebiet stabilisiert microtubule minus die Enden und verankert sie in der Nähe vom microtubule-organisierenden Zentrum.

Die wachsenden Enden von microtubules werden gegen die Katastrophe durch die Handlung von microtubule plus das Ende das Verfolgen von Proteinen (+TIPs) geschützt, um ihre Vereinigung mit kinetochores am midzone zu fördern. Wie man zeigte, hat CLIP170 nahe microtubule plus die Enden in Zellen von HeLa lokalisiert und hat in kinetochores während prometaphase angewachsen. Obwohl es unklar bleibt, wie CLIP170 plus die Enden anerkennt, ist es gezeigt worden, dass seine homologues gegen die Katastrophe schützen und Rettung fördern, eine Rolle für CLIP170 im Stabilisieren plus die Enden und vielleicht Vermitteln ihre direkte Verhaftung zu kinetochores andeutend. Wie man auch gezeigt hat, haben Büroklammer-verbundene Proteine wie CLASP1 in Menschen zum plus die Enden und dem Außenkinetochore lokalisiert sowie haben die Dynamik von kinetochore microtubules (Maiato 2003) abgestimmt. SCHNALLEN SIE homologues in der Taufliege, Xenopus ZU, und Hefe ist für den richtigen Spindel-Zusammenbau erforderlich; in Säugetieren, CLASP1 und CLASP2 sowohl tragen Sie zu richtigem Spindel-Zusammenbau als auch microtubule Dynamik in anaphase bei. Polymerization plus das Ende kann weiter durch EB1 gemäßigt werden, der direkt die wachsenden Enden von microtubules bindet und die Schwergängigkeit anderen +TIPs koordiniert. Tatsächlich bindet EB1 das Wachsen microtubules, wo sie den kinetochore entsprechen und Stabilität plus das Ende, aber sein Wachstum nicht nur fördern können. Seine Rolle während mitosis bleibt etwas unklar jedoch, weil seine verbindliche Kapazität in mitotic Extrakten reduziert wird.

Das Entgegensetzen der Handlung dieser Microtubule-Stabilisierungsproteine ist mehrere microtubule-depolymerizing Faktoren, die dem dynamischen Umbauen der mitotic Spindel erlauben, Chromosom congression und Erreichung der Bipolarität zu fördern. Die kinesin-13 Superfamilie von KARTEN enthält eine Klasse plus geleitete Motorproteine des Endes mit verbundenem microtubule depolymerization Tätigkeit einschließlich des gut studierten Säugetier-MCAK und Xenopus XKCM1. MCAK lokalisiert zu den wachsenden Tipps von microtubules an kinetochores, wo es Katastrophe in der direkten Konkurrenz mit dem Stabilisieren +TIP Tätigkeit auslösen kann. Diese Proteine spannen die Energie der ATP Hydrolyse an, destabilisierende Conformational-Änderungen in der protofilament Struktur zu veranlassen, die Kinesin-Ausgabe und microtubule depolymerization verursachen. Der Verlust ihrer Tätigkeit läuft auf zahlreiche mitotic Defekte hinaus. Das zusätzliche Microtubule-Destabilisieren von Proteinen schließt Op18/stathmin und katanin ein, die Rollen im Umbauen der mitotic Spindel sowie der Förderung der Chromosom-Abtrennung während anaphase haben.

Die Tätigkeiten dieser KARTEN werden sorgfältig geregelt, um richtige microtubule Dynamik während des Spindel-Zusammenbaues mit vielen dieser Proteine aufrechtzuerhalten, die als Aurora und einem Polo ähnliche kinase Substrate dienen. Als ein Testament dazu kann richtige microtubule Dynamik im Ei-Extrakt von Xenopus durch die erwogene Tätigkeit des Stabilisierungsfaktors XMAP215 und der destabilisierende Faktor XKCM1 kurz wiederholt werden.

Das Organisieren des Spindel-Apparats

In einer richtig gebildeten mitotic Spindel, bi-oriented Chromosomen werden entlang dem Äquator der Zelle mit der Spindel microtubules orientiert grob rechtwinklig auf den Chromosomen, ihr plus die Enden ausgerichtet, der in kinetochores und ihr an den Zellpolen verankerter minus die Enden eingebettet ist. Die genaue Orientierung dieses Komplexes ist erforderlich, genaue Chromosom-Abtrennung zu sichern und das Zellabteilungsflugzeug anzugeben. Jedoch bleibt es unklar, wie die Spindel organisiert wird. Zwei Modelle herrschen das Feld vor. Im Modell der Suche-Und-Festnahme wird die Spindel durch die poleward Trennung von microtubule organisierende Zentren (MTOCs) vorherrschend organisiert. Spindel microtubules geht von MTOCs aus und 'sucht' kinetochores; wenn sie einen kinetochore binden, werden sie stabilisiert und üben Spannung auf die Chromosomen aus. In einer Alternative selbst Zusammenbau-Modell erleben microtubules acentrosomal nucleation unter den kondensierten Chromosomen. Beschränkt durch Zelldimensionen nehmen seitliche Vereinigungen mit der Antiparallele microtubules über Motorproteine, und Ende - auf Verhaftungen zu kinetochores, microtubules natürlich eine einer Spindel ähnliche Struktur mit entlang dem Zelläquator ausgerichteten Chromosomen an. Obwohl diese als 'alternative' Modelle angesehen werden können, tragen beide Phänomene wahrscheinlich zur Organisation der mitotic Spindel bei.

Modell der Suche-Und-Festnahme

In diesem Modell sind microtubules nucleated an microtubule organisierende Zentren und erleben schnelles Wachstum und Katastrophe, um das Zytoplasma für kinetochores 'zu suchen'. Sobald sie einen kinetochore binden, werden sie stabilisiert, und ihre Triebkräfte werden reduziert. Das kürzlich monoorientierte Chromosom schwingt im Raum in der Nähe vom Pol, dem es beigefügt wird, bis ein microtubule vom entgegengesetzten Pol die Schwester kinetochore bindet. Diese zweite Verhaftung stabilisiert weiter kinetochore Verhaftung zur mitotic Spindel. Allmählich wird das bi-oriented Chromosom zum Zentrum der Zelle gezogen, bis microtubule Spannung an beiden Seiten des centromere erwogen wird; das congressed Chromosom schwingt dann am metaphase Teller, bis anaphase Anfall Kohäsion der Schwester chromatids veröffentlicht.

In diesem Modell, microtubule organisierende Zentren werden zu den Zellpolen lokalisiert, ihre Trennung, die durch microtubule polymerization und 'das Schieben' der antiparallelen Spindel microtubules in Bezug auf einander an der Spindel midzone gesteuert ist, hat durch bipolar, "plus das Ende geleitet" kinesins vermittelt. Solche gleitenden Kräfte können für Spindel-Pol-Trennung früh in mitosis, sondern auch Spindel-Verlängerung während späten anaphase nicht nur verantwortlich sein.

Selbstorganisation der mitotic Spindel

Im Gegensatz zum Mechanismus der Suche-Und-Festnahme, in dem MTOCs größtenteils die Organisation der mitotic Spindel diktieren, schlägt dieses Modell vor, dass microtubules nucleated acentrosomally in der Nähe von Chromosomen sind und sich spontan in antiparallele Bündel versammeln und eine einer Spindel ähnliche Struktur annehmen. Klassische Experimente durch Rebecca Heald zeigen, dass sich funktionelle mitotic Spindeln und Kerne um DNA-GEKLEIDETE Perlen formen, die in Ei-Extrakten von Xenopus ausgebrütet sind, und dass die bipolar Reihe von microtubules ohne kinetochores und MTOCs gebildet wird. Tatsächlich ist es auch gezeigt worden, dass Laser ablation centrosomes in Wirbelzellen weder Spindel-Zusammenbau noch Chromosom-Abtrennung hemmt. Laut dieses Schemas sind die Gestalt und Größe der mitotic Spindel eine Funktion der biophysical Eigenschaften der sich quer-verbindenden Motorproteine.

Regulierung des Spindel-Zusammenbaues

Aurora A ist für den richtigen Spindel-Zusammenbau und die Trennung erforderlich. Dort sind viele für den mitotic Spindel-Zusammenbau notwendige Proteine identifiziert worden.

Lamin B ist nicht wesentliches Protein für den Spindel-Zusammenbau. Es ist nur ein Bestandteil der Spindel-Matrix, die microtubule Zusammenbau hilft, da richtige mitotic Spindel ohne es gebildet werden kann.

Einem Polo ähnlicher kinase, auch bekannt als PLK, besonders PLK1 haben wichtige Rollen in der Spindel-Wartung durch die Regulierung microtubule der Dynamik.

Spindel-Zusammenbau-Kontrollpunkt von Mitotic

Die Vollziehung der Spindel-Bildung ist ein entscheidender Übergangspunkt im Zellzyklus genannt den Spindel-Zusammenbau-Kontrollpunkt. Wenn einige Chromosomen der mitotic Spindel zurzeit dieses Kontrollpunkts nicht richtig beigefügt werden, wird der Anfall von anaphase verzögert. Der Misserfolg dieses Spindel-Zusammenbau-Kontrollpunkts kann auf aneuploidy hinauslaufen und kann am Altern und der Bildung des Krebses beteiligt werden. Anomale mitotic Spindeln können tripolar mitosis erzeugen. Das sind klar anomale Fälle und, wenn anwesend, als endgültige Beweise betrachtet werden, dass eine Geschwulst bösartig aber nicht gütig ist. Nach solchen Abnormitäten wird deshalb häufig in Histological-Feinproben von Pathologen gesucht, wenn man die potenzielle Bösartigkeit einer Geschwulst-Masse bewertet.