Posted in | Nanoanalysis

Forskare Producera Modell subnanometer resolution av den mänskliga Ndc80

Published on October 13, 2010 at 7:16 PM

Såvida du inte är i ett fält som är knutna till cellbiologi, mest troligt att du aldrig har hört talas om Ndc80. Men detta protein komplex är avgörande för mitos, den process genom vilken en levande cell separerar sina kromosomer och distribuerar dem jämnt mellan de två dotterceller.

Nu, genom en kombination av Cryo-elektronmikroskopi och tredimensionell bild återuppbyggnad, ett team av forskare med Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) och University of California (UC) Berkeley har tagit fram en subnanometer upplösning modell av mänsklig Ndc80 att avslöjar hur denna okända hjälten utför sina viktigaste uppgifter.

"Vår modell visar att Ndc80 oligomerizes på ytan av mikrotubuli genom en del av det protein som är reglerad så att korrekt bilagor underhålls och felaktiga bilagor kasseras", säger biofysiker Eva Nogales som lett studien.

"Vad vi föreslår är att detta oligomerisering är en viktig del av den mekanism som Ndc80 kan utnyttja energin i mikrotubuli demontering för att flytta kromosomer mot spindeln polerna under mitosen. Detta oligomerisering kommer bara hända för korrekt ansluten mikrotubuli "

Nogales håller gemensamma möten med Berkeley Labs Life Sciences divisioner, UC Berkeley är molekylär och cellbiologi Institutionen, och Howard Hughes Medical Institute. En expert på elektronmikroskopi och bildanalys och en auktoritet på struktur och dynamik mikrotubuli, hon är motsvarande författare till en studie som publiceras i tidskriften Nature med titeln "Den Ndc80 kinetochor komplexa former oligomeric arrayer längs mikrotubuli."

Co-authoring pappret med Nogales var Gregory Alushin, Vincent Ramey, Sebastiano Pasqualato, David Ball, Nikolaus Grigorieff och Andrea Musacchio.

Biologiska celler har en cytoskelettet som ger form åt membranet väggar och andra cellulära strukturer och även kontrollerar transporten av ämnen in och ut ur cellen. Detta cytoskelettet är spunnet av små fibrer av tubulin protein som kallas microtubles. Under mitos, mikrotubuli isär och reformer i spindlar över vilken dubbla uppsättningar kromosomer rada upp och flytta till motsatta poler. Efter kromosom migreringen är klar, mikrotubuli isär och reformera tillbaka till skelett-system för de två nya dotterceller.

Misstag i fördelningen av kromosomer från en förälder cell till sin dotter celler kan leda till fosterskador, cancer och andra sjukdomar. Att säkerställa att varje dottercell får en kopia av varje kromosom, mikrotubuli spindlar docka med varje kromosom är centromer - den centrala regionen där dess två kromatider ansluta. Den mikrotubuli spindlar kontakt med centromer genom ett nätverk av proteiner som kallas kinetochor. Ndc80 är en viktig medlem av kinetochor nätverket och fungerar som ett slags "landning pad" för microtubule-centromer anslutning. Även Ndc80 är genetik och biokemi har varit omfattande präglats mekanismerna bakom dess verksamhet har hittills varit ett mysterium.

"Vår första någonsin subnanometer modell av Ndc80 visar att proteinet binder till det mikrotubulära med en tubulin monomer upprepning som är känslig för tubulin konformation," Nogales säger. "Dessutom Ndc80 komplex själv förknippar längs mikrotubuli protofilament i mikrotubuli via interaktioner som förmedlas av amino-terminal svans av Ndc80 protein, som är platsen för fosfor-reglering av Aurora B kinas."

Aurora B-kinas är ett enzym som garanterar en korrigering av en felaktig microtubule-kinetochor tillbehör - fel bilagor kommer leda till snedvriden segregering av det genetiska materialet, som både chromatides gå till samma dotter cell. I deras papper, Nogales och hennes medförfattare menar att Ndc80 är läget i interaktion med mikrotubuli och dess oligomerisering ge ett medel som Aurora B kinas kan reglera stabiliteten i den bärande Ndc80-mikrotubuli bilagor.

"Den Aurora B kinas korrigerar fel microtubule-kinetochor bilagor med fosforylerande proteiner i kinetochor" Nogales säger. "Ndc80 är det huvudsakliga substratet i denna förordning. Vårt arbete visar att om fosforyleras av Aurora B, bilagor inte är robusta eftersom det inte oligomerisering av Ndc80s. "

Last Update: 3. October 2011 07:47

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