La division cellulaire construit notre corps, fournissant toutes les cellules de nos tissus et organes, de la peau à l’intestin, du sang au cerveau. Cela permet non seulement à ces organes de se développer, mais aussi de se régénérer avec des cellules fraîches si nécessaire. La division cellulaire begin par la réplication des chromosomes, porteurs des trois milliards de nucléotides du génome humain. Les chromosomes répliqués sont ensuite distribués aux cellules filles dans un processus appelé mitose. Au cours de la mitose, un réseau de constructions filiformes appelé fuseau mitotique capture initialement les chromosomes. Après les avoir positionnés selon un processus hautement chorégraphié, le fuseau sépare les chromosomes en sens opposé, de sorte que lorsque deux cellules se forment à partir d’une seule, chacune hérite d’une copie exacte du génome. Même les additionally petites erreurs dans ce processus auront des conséquences physiologiques désastreuses.
Un défi à plusieurs niveaux
Le kinétochore est le place de speak to des chromosomes avec le fuseau, et est donc impliqué de manière cruciale dans le processus d’alignement et de partition des chromosomes. C’est un complexe complexe de protéines multicouches. “Comprendre les kinétochores est un énorme défi, car ils se composent de plusieurs couches, chacune constituée de nombreux blocs de construction en interaction”, explique Musacchio. “La couche la furthermore externe, la couronne, a conservé certains des techniques les in addition intéressants du kinétochore. Son assemblage est particulièrement intéressant, automobile le complexe a une brève durée de vie qui se termine juste avant les étapes critiques de l’alignement et de la ségrégation des chromosomes.”
Dans une série d’études antérieures, le laboratoire de Musacchio a fait des percées fondamentales dans la framework et la fonction des différentes couches de kinétochores et comment ils relient les chromosomes aux microtubules. Pour acquérir ces connaissances, le groupe a adopté une approche réductionniste appelée reconstitution biochimique. Ils ont produit les composants individuels des réseaux de protéines à l’extérieur de la cellule, dans un tube à essai. Ils les ont ensuite réassemblés pièce par pièce pour previous un kinétochore presque complet qu’ils ont pu étudier isolément, dans un environnement contrôlé et simplifié qui contraste avec l’intérieur extrêmement complexe et bourdonnant d’une cellule.
En appliquant la même stratégie, l’équipe qualifiée de deux write-up-doctorants, Tobias Raisch et Giuseppe Ciossani, de deux doctorants, Ennio d’Amico et Verena Cmentowski, et d’autres collègues a maintenant pu reconstruire la couronne du kinétochore. Ils ont montré que seuls deux composants suffisent pour cela : le complexe protéique ROD-Zwilch-ZW10 (RZZ) et la protéine Spindly, qui joue un rôle essentiel dans l’interaction du kinétochore avec les microtubules. La couronne s’assemble exclusivement sur les kinétochores, et les mécanismes qui limitent sa croissance à ces constructions étaient restés une query cruciale non résolue. En reconstituant le processus in vitro, les scientifiques ont pu identifier une enzyme, la kinase MPS1, comme catalyseur essentiel de l’assemblage de la couronne RZZ au niveau du kinétochore.
Un pas de furthermore vers la couronne
La microscopie électronique (EM) accompagne l’étude des kinétochores depuis les années 1960, mais ce n’est que récemment que les développements méthodologiques en plein essor ont rendu cette technique capable de visualiser les éléments constitutifs à l’échelle atomique. “En 2017, nous avons généré le tout premier modèle structurel 3D du complexe RZZ par cryo-EM”, explique Raunser. “Cependant, à la résolution de 1 nm de ce modèle preliminary, il était unachievable d’observer les détails moléculaires les in addition fins responsables de la fonction biologique.”
La nouvelle analyse structurelle a amélioré la résolution au position que des détails atomiques sont apparus, expliquant enfin remark les interactions des composants RZZ avec eux-mêmes et avec Spindly favorisent l’assemblage corona en un grand polymère qui entoure le kinétochore. “Notre travail couronne une succession d’études antérieures sur la couronne du kinétochore, nous fournissant désormais un cadre pour comprendre le minute critique de la division cellulaire lorsque l’attachement des chromosomes aux microtubules devient essentiellement irréversible” conclut Musacchio. Les futures études de l’équipe tenteront d’intégrer la couronne dans des kinétochores reconstitués, franchissant une nouvelle étape importante vers la reconstitution de la ségrégation chromosomique in vitro, un objectif d’une ambition extraordinaire qui éclairera sur la base d’un processus de vie des plus fondamentaux.