Corpul polar al fusului ( PTA ) este centrul de organizare a microtubulilor , echivalentul fungic al centrozomului celulelor animale. Spre deosebire de centrozom, nu există centrioli în PTV . La drojdia S. cerevisiae , sub un microscop electronic, arată ca o structură multistrat densă de electroni încorporată în învelișul nucleului. Pe lângă funcția sa principală (centrul de organizare a microtubulilor), corpul polar al fusului este implicat indirect în segregarea cromozomilor, aranjarea nucleilor în celulă, cariogamie și orientarea fusului de fisiune. În plus, este locul de percepție a semnalelor din calea MEN ( rețeaua de ieșire mitotică ) și, eventual, participă la formarea peretelui pungii de spori de S. cerevisiae [1] .
Structura PTP a fost studiată amănunțit prin microscopie electronică într-un număr de drojdii ( Schizosaccharomyces cerevisiae , S. pombe , S. japonicus ) și ciuperca filamentoasă Ashbya gossypii . S-a demonstrat că PTV este o structură nemembranară cu trei straturi, care, în cazul unui nucleu care nu se divide, este situată în citoplasmă, se învecinează strâns cu membrana nucleară și participă la formarea microtubulilor citoplasmatici și în timpul diviziunii nucleare (mitoză, meioză) este integrat în membrana nucleară și participă la formarea fusului. PTV-ul S. cerevisiae este un organel cilindric care constă din trei discuri sau plăci de material de culoare închisă. Se disting următoarele straturi de PTV (când se deplasează de la citoplasmă la nucleu):
Pe de o parte, placa centrală a corpului polar al axului este în contact cu regiunea densă de electroni a anvelopei nucleare, numită semi -punte . Acesta este locul de asamblare al noului corp polar, dar este implicat și în cariogamie. Laturile nucleare și citoplasmatice ale semi-puntului nu sunt echivalente. Două proteine membranare, Kar1p și Mps3p, situate în jumătate de punte sunt necesare pentru a-și forma și menține structura și pentru a-i marca părțile laterale. Ambele proteine sunt asociate cu Cdc31p, un omolog de drojdie al centrinei , care este necesar pentru a menține integritatea semipuntului. O altă componentă în jumătate de punte, Sfi1p, este capabilă să se lege de Cdc31p prin mai multe site-uri conservate de legare a Cdc31. Kar1p este implicat în conectarea semi-puntului la miezul PTP prin interacțiunea cu Bbp1p și, de asemenea, joacă un rol în reorganizarea PTP în timpul fazei G 1 [2] . Placa centrală și stratul interior 2, la rândul lor, constau din straturi separate foarte ordonate.
Analiza atentă a mărimii și structurii PTP la S. cerevisiae a arătat că PTP este un organel dinamic. În celulele haploide, PTP crește în diametru de la 80 nm în stadiul G al ciclului celular la 110 nm în mitoză, deși înălțimea PTP (distanța de la placa interioară la cea exterioară) rămâne constantă la aproximativ 150 nm. Diametrul PTV crește odată cu creșterea conținutului de ADN din celulă . Într-o celulă diploidă, diametrul PTV este de 160 nm, iar într-o celulă tetraploidă, este de două ori mai mare. Creșterea diametrului PTV crește capacitatea acestuia de a forma microtubuli, ceea ce este important pentru segregarea cromozomilor . Cum este reglementată dimensiunea PTV-ului este încă necunoscut. Structura PTV se modifică în stadiul G1 , în pregătirea pentru dublare și maturare, și în timpul celei de-a doua diviziuni a meiozei, când este inițiată formarea sporilor.
Corpul polar al fusului este singurul loc de origine a microtubulilor din ciuperca ascomicetă filamentoasă polinucleară , o rudă apropiată a drojdiei în devenire Ashbya gossypii . Analiza PTT A. gossypii prin microscopie electronică a relevat o structură multistrat similară cu corpul polar al S. cerevisiae , dar cu diferențe pronunțate pe partea citoplasmatică. Până la 6 microtubuli citoplasmatici perpendiculari și tangențiali apar din lamina exterioară. Microtubuli citoplasmatici perpendiculari și tangențiali corespund microtubulilor scurti asociați cu cortexul. Fiecare PTV dă naștere la propriul mănunchi de microtubuli citoplasmatici, iar lipsa de suprapunere a fasciculelor de microtubuli ai nucleelor adiacente explică oscilația nucleară autonomă observată în hifa multinucleată A. gossypii .
Greutatea moleculară a PTP-ului diploid, inclusiv microtubulii și proteinele asociate cu microtubuli, ajunge la 1-1,5 GDa , miezul corpului polar al fusului este de 0,3-0,5 GDa. PTV conține cel puțin 30 de proteine diferite. Cu toate acestea, doar 17 componente ale PTP mitotic au fost identificate până acum. PTP este format din proteine structurale, proteine asemănătoare γ-tubulinei și componente MEN. Deleția sau mutația genei care controlează sinteza oricăreia dintre aceste proteine duce la multiple defecte în structura și funcția PTP: oprirea ciclului celular, fusul unipolar, defecte de asamblare a PTP, mutații ale regulatorilor cariogamiei, perturbarea poziției nuclee etc.
Spc42 este o proteină elicoidală specială care formează centrul PTP. Aproximativ 1000 de molecule Spc42 sunt asamblate în trimmere de dimeri Spc42, formând o rețea hexagonală vizibilă pe cryo-EM în stratul IL2. Supraexprimarea Spc42 duce la formarea unei superplate necesare pentru acțiunea factorilor cis și /nms, care sunt implicați în dublarea PTP în stadiul G 1 al ciclului celular.
La capătul N-terminal, proteina Spc42 este legată de Spc110 și Spc29, alte două proteine elicoidale care sunt situate pe partea nucleară a PTP. Capătul C-terminal al Spc110 este situat în lamina centrală și este asociat cu Spc29 și cu proteina care leagă calciul calmodulin (Cmdl). În drojdie, o funcție ipotetică a calmodulinei în PTP este reglarea legării proteinei Spcll0 la Spc29. Proteina Spc29 este un linker între lamina interioară și centrală și este asociată cu Spc42 și Spc110, deși, conform unor rapoarte, Spc110 poate interacționa direct cu Spc42 [3] .
Capătul N-terminal al Spc110 este situat în lamina interioară și este legat direct de Spc98, una dintre cele două proteine similare legate de y-tubulină necesare pentru formarea microtubulilor. Capătul C-terminal al Spc42 se confruntă cu citoplasmă și este legat de capătul C-terminal al Cnm67. Similar cu Spc110, regiunea înfășurată elicoidal a Cnm67 facilitează dimerizarea și funcția sa între straturile interioare ale IL2 și IL1. Capătul N-terminal al proteinei Cnm67 este asociat cu placa exterioară a PTV și proteinei Nudl, care este necesară pentru ieșirea din mitoză. O altă proteină elicoidală, Spc72, se găsește și în lamina exterioară. Spc72 este asociat cu Nudl și cu componente ale complexului γ-tubulină.
Cel puțin 9 componente de semnalizare ale rețelei MEN care controlează poziția axului și unele evenimente mitotice tardive sunt asociate cu PTP. Localizarea proteinelor MEN în corpul polar al fusului este importantă pentru funcția lor. Proteinele care reglează poziția fusului pot fi găsite și în PTV. Dineina , precum și o fracțiune a proteinei asociate corticale Kar9, sunt localizate în PTV și asociate cu microtubuli.
Corpul polar al fusului nu este resintetizat, ci se dublează de fiecare dată în stadiul G1 al ciclului celular . Acest proces este foarte important pentru formarea fusului de fisiune bipolară . Procesul de dublare PTV poate fi împărțit în trei etape: prima are loc la începutul etapei G1 , când materialul satelit se formează la marginea semi-podului. În timpul celei de-a doua etape, jumătatea de punte se prelungește, iar părțile sale citoplasmatice și nucleare se îmbină. În același timp, satelitul formează o nouă placă purtătoare, o structură stratificată, care este similară ca compoziție cu partea citoplasmatică a PTV. Această placă este încorporată în membrana nucleară și, pe baza ei, este finalizată un nou PTV, mai întâi partea citoplasmatică și apoi partea nucleară. La sfârșitul lui G1 , celula de drojdie conține două PTV-uri adiacente conectate printr-o punte . Apoi puntea care le leagă se rupe, iar cele două corpuri polare ale fusului se deplasează în părțile opuse ale învelișului nuclear [4] .
Celulele diploide ale drojdiei S. cerevisiae suferă două diviziuni meiotice cu formarea descendenței haploide în condițiile lipsei de azot. În procesul de diviziune, cromozomii se segregă, iar urmașii primesc o singură copie a tuturor celor 16 cromozomi. Fusul meiotic este similar ca structură cu axul mitotic și se formează în timpul primei diviziuni a meiozei. Din punct de vedere morfologic, corpul polar al fusului meiotic I este identic cu PTV-ul fusului mitotic, dar mai mare ca diametru. Probabil, toate componentele PTP sunt importante pentru PTP mitotic. Între diviziunile meiotice, PTP ar trebui să se dubleze pe măsură ce se formează două fusuri bipolare în stadiul II meiotic. În mod curios, dublarea are loc în absența fisiunii nucleare (mitoza în ciuperci este închisă și membrana nucleară este păstrată pe tot parcursul ciclului), adică două fusuri meiotice ale meiozei II se formează într-un singur nucleu. În urma dublării și formării succesive a fusului meiotic II, STP-urile suferă modificări morfologice. Proteina plăcii exterioare Spc72 este îndepărtată și înlocuită cu două proteine PTP meiotice, Mpc54 și Spo21/Mpc70, care formează placa meiotică [5] .
| organele de celule eucariote | |
|---|---|
| sistem endomembranar | |
| citoschelet | |
| Endosimbioți | |
| Alte organite interne | |
| Organele externe | |