Posted in | Nanoanalysis

Onderzoekers Produceer subnanometer Resolutie Model van de Mens Ndc80

Published on October 13, 2010 at 7:16 PM

Tenzij je in een veld van onderzoek met betrekking tot celbiologie, u waarschijnlijk nog nooit gehoord van Ndc80. Toch is dit eiwitcomplex is essentieel voor mitose, het proces waarbij een levende cel scheidt de chromosomen en gelijkmatig verdeeld tussen de twee dochtercellen.

Nu, door een combinatie van cryo-elektronenmicroscopie en drie-dimensionaal beeld reconstructie, een team van onderzoekers met de Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) en de Universiteit van Californië (UC) Berkeley hebben een subnanometer resolutie model van het menselijk Ndc80 dat laat zien hoe deze miskende held verricht haar essentiële taken.

"Ons model suggereert dat Ndc80 oligomerizes op het oppervlak van de microtubule via een segment van het eiwit dat wordt zodanig ingesteld dat de juiste bijlagen worden onderhouden en onjuiste bijlagen worden weggegooid", zegt biofysicus Eva Nogales die leiding gaf aan deze studie.

"Wat wij voorstellen is dat dit oligomerisatie is een belangrijk onderdeel van het mechanisme waarmee Ndc80 in staat is om de energie van microtubule demontage gebruiken om chromosomen te verplaatsen naar de as polen tijdens de mitose. Deze oligomerisatie zal alleen gebeuren voor correct aangesloten microtubuli "

Nogales bezit gezamenlijke afspraken met Berkeley Lab's Life Sciences Divisies, Moleculaire en Cellulaire Biologie UC Berkeley's Department, en de Howard Hughes Medical Institute. Een expert op het elektronenmicroscopie en beeldanalyse en een autoriteit op het gebied van de structuur en dynamiek van microtubuli, zij is de overeenkomstige auteur van een paper gepubliceerd in het tijdschrift Nature, getiteld "De Ndc80 kinetochoor complexe vormen oligomere arrays langs microtubuli."

Co-authoring het papier met Nogales waren Gregory Alushin, Vincent Ramey, Sebastiano Pasqualato, David Ball, Nikolaus Grigorieff en Andrea Musacchio.

Biologische cellen hebben een cytoskelet die vorm geeft aan membraan muren en andere cellulaire structuren en controleert ook het transport van stoffen in en uit de cel. Dit cytoskelet is gesponnen uit kleine vezels van tubuline eiwit genaamd microtubles. Tijdens de mitose, microtubuli uit elkaar te halen en te hervormen tot spindels waarover dubbele sets chromosomen line-up en migreren naar tegengestelde polen. Na chromosoom migratie is voltooid, de microtubuli uit elkaar te halen en de hervorming terug in skelet-systemen voor de twee nieuwe dochtercellen.

Fouten in de verdeling van de chromosomen van een ouder cel om zijn dochter-cellen kunnen leiden tot geboorteafwijkingen, kanker en andere aandoeningen. Om ervoor te zorgen dat elke dochtercel een exemplaar van elk chromosoom ontvangt, microtubuli spindels dock met centromeer elk chromosoom's - het centrale gebied waar de twee chromatiden elkaar te verbinden. De microtubule spindels met de centromeer verbinding maken via een netwerk van eiwitten genaamd de kinetochoor. Ndc80 is een belangrijk lid van de kinetochoor netwerk en dient als een soort van "landingsplaats" voor de microtubule-centromeer verbinding. Hoewel Ndc80's genetica en biochemie zijn uitgebreid gekarakteriseerd, de mechanismen achter haar activiteiten tot nu toe bleef een raadsel.

"Onze eerste ooit subnanometer model van Ndc80 laat zien dat het eiwit complex van de microtubuli bindt met een tubuline monomeer herhalen dat gevoelig is voor tubuline conformatie," zegt Nogales. "Bovendien, Ndc80 complexen zelf-associëren langs microtubuli protofilamenten via interacties die worden gemedieerd door de amino-terminale staart van de Ndc80 eiwit, dat is de site van fosfo-regulering door de Aurora B kinase."

De Aurora B kinase is een enzym dat de correctie van een onjuist microtubuli-kinetochoor bijlagen zorgt ervoor dat - defecte bijlagen zal resulteren in een ongelijke segregatie van het genetisch materiaal, zoals beide chromatiden naar dezelfde dochter cel. In hun paper, Nogales en haar co-auteurs betogen dat Ndc80 de wijze van interactie met de microtubuli en haar oligomerisatie een middel waarmee de Aurora B kinase kan de stabiliteit van de dragende Ndc80-microtubuli bijlagen reguleren bieden.

"De Aurora B kinase corrigeert verkeerde microtubule-kinetochoor bijlagen door fosforylatie van proteïnen in de kinetochoor," zegt Nogales. "Ndc80 is een belangrijk substraat van deze regeling. Ons werk laat zien dat als gefosforyleerd door Aurora B, bijlagen niet robuust zijn omdat er geen oligomerisatie van Ndc80s. "

Last Update: 7. October 2011 07:54

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit