[세포생물학] Chapter 18. Microtubules and Intermediate filaments 6정리

18.6 Mitosis (체세포분열)

-분열기 (M기, mitotic phase): 세포분열+세포질분열 (cytokinesis)

-간기 (interphase) : G1, S, G2기

 

·Centrosomes (MTOC)는 체세포 분열을 위해 세포주기 초기에 복제된다.

*Centrosome Duplication

: G1/S phase CDK 와 PIk4에 의해 시작된다

→ M기 CDK에 의해 centrosome이 두개로 나눠진다.

 

*Mitosis (6단계)

Interphase : Centrosome duplication

Prophase : Mitotic aster (성상체) 형성, 키네신5에 의해 분리된다. + 염색체 응축

→양 극으로 움직이는 mitotic spindle pole이 된다.

Prometaphase: 핵막 소실, bi-oriented chromosomes. (염색체들이 양 극으로 갔다는 말)

Metaphase (중기) : M-checkpoint (spindle assembly checkpoint)

Anaphase: APC/C 활성화, 코헤신이 분해된다 (→Anaphase A)

spindle pole이 분리된다 (→Anaphase B)

Telophase: 핵막 재배열 (reassembly), 수축환 나타남 (contractile ring)

Cytokinesis : 세포질분열

 

*Mitotic spindle

: 염색체 없이도 스스로 배열될 수 있다.

모든 미세소관은 spindlepore에 (-)말단이 있다.

-종류 3가지

i) Astral microtubule

: spindle pole로부터 뻗어나와서 cell cortex까지 뻗는다.

spindle을 세포분열이 일어나는 축 쪽으로 배열시켜준다.

ii) Kinetochore microtubule

: Search-and-capture mechanism → 자매염색분체 쌍들의 kinechore에 spindle pore을 연결시킨다.

iii) Polar microtubule → 중심으로 뻗는다.

: 각 spindle pole에서 반대편으로 뻗어나오고 antiparallel 형태로 상호작용한다.

초기에 복제된 염색체들을 서로 떨어트리는 데 작용한다 (prophase동안) , 그리고 anaphase B 에서 spindle structure을 유지시키는 데 쓰인다.

 

*Mitotic aster

: 키네신5에 의해 분리된다. 디네인에 의해 orient된다.

 

양극성을 가진 키네신5가 antiparallel microtubule의 말다능로 이동하면서 aster가 멀어지게 한다.

 

*Chromosomes are captured and oriented during prometaphase.

 

Ran: 미세소관이 kinetochore 을 만나게 도와주는 GTPase

 

*Duplicated chromosomes are aligned by motors and microtubule dynamics

 

염색분체가 찢어지는 과정

 

*Chromosomal passenger complex가 MT가 동원체에 붙는 것을 조절한다. (후기 시작 전 모든 염색체가 bi-oriented 되어있음을 확인하는 기작)

i) kinetochore과 mt간 상호작용이 bi-orientation이 일어나기 전까지 약하게 유지.

 

NDC 80 complex: inner kinetochore을 MT (+)말단에 sleeve 모양으로 배열.

→ 이걸 CPC가 조절. (chromosomal passenger complex).

CPC에는 Aurora B라는 단백질 인산화효소가 있다. 얘가 inner kinetochore에 붙어있는 kinetochore protein을 인산화한다.

PP1: outer kinetochore에 붙은 phosphatase (탈인산화효소.)

 

CPC가 kinetochore에 붙으면 Aurora B가 인산화시킨다. (NDC 80)

→Ndc 80과 미세소관의 결합을 약화시킨다. (PP1은 반대로 탈인산화시켜서 반대 기능이 가능하다) → 동원체와 미세소관 사이의 약한 상호작용

 

ii) Spindle assembly checkpoint pathway (방추사가 다 잘 붙었나 확인하는 체크포인트)

:kinetochore에 장력이 걸리지 않으면 후기(anaphase)로의 진입을 막는 신호전달경로이다.

 

*Anaphase A : 미세소관이 짧아지면서 염색체가 극으로 움직인다.

Spindle assembly 체크포인트 과정 통과 → APC/C 활성화 → 코헤신 가수분해

Anaphase A에서는 GTP-bound 튜불린이 제거되면서 미세소관이 짧아지고, 이게 염색체를 각 극 (pole)로 움직일 수 있게 해준다.

여기에 키네신13도 기여한다. (하나는 동원체에서 disassembly 증진, 하나는 spindle pole 위치에서 depolymerization증진)

 

*Anaphase B: 키네신과 디네인이 함께 작용하면서 양 극을 분리시킨다.

→ 키네신5 단백질에 의해 진행된다. (motor cytoplasmic 디네인은 cell cortex에 위치)

 

-Augmin complex: 감마-TuRC 연관된 복합체

 

*Cytokinesis (세포질 분열)

-Contractile ring (수축환) : 미오신II 포함

→ cleavage furrow 형성

 

조건 i) 세포 안에 알맞은 위치에 있어야 한다.

→신호는 CPC가 제공한다. CPC가 후기에 kinetichore에서 멀어지고, spindle의 가운데에 있는 polar MT(microtubule)에 붙는다. Spindle은 다른 단백질 복합체인 centralspindlin을 모이게 한다.

(Centralspindlin: 구아닌 nucleotide exchange factor for RhoA 모음이다. 왜냐하면 RhoA-GTP 가 formin을 활성화시키면 이게 수축환을 형성하기 때문)

 

조건 ii) 수축 시간이 맞아야 한다.(timing)

 

*식물세포

:식물 세포 세포 분열에서는 나중에 두 딸세포의 세포막이 되는 phragmoplast가 형성된다.

:식물세포는 central MTOC가 없다.

→많은 MTOC가 감마 튜불린을 포함하고 있다.

-katanin(카타닌): 미세소관 자르는 단백질.

특징: centrosome 없이 cortical MT와 액틴 필라멘트를 preprophase band로 묶어버린다. → prophase(전기)에 방추사로 reorganize된다.

말기(telophase)에서 골지체 유래 소낭이 nascent cell plate(세포판) 형성한다.

-Phragmoplast = 동물에서의 contractile ring (수축환) → 딸세포의 세포막이 된다.