Reproduktions Zellteilung hat einen mechanischen Schutz gegen Fehler

Reproduktions Zellteilung hat eine einfache, mechanische Lösung auf Chromosom vermeiden Sortierfehler entwickelt , berichten die Forscher in der Zeitschrift Science Express .


Dies ist ATOTAL Internal Reflection Fluorescence ( TIRF ) Mikroskop in Charles Asbury Labor an der Universität von Washington, wo sein Team untersucht die molekulare Maschinerie der Chromosomentrennung während der Fortpflanzungs Zellteilung verwendet .
Bildnachweis: Charles Asbury

Dieser natürliche Schutz verhindert Fehlchromosomenzahlund Fluchtungsfehler , die dazu führen, Unfruchtbarkeit , Fehlgeburt, oder angeborene Bedingungen .

"Fehler während der Fortpflanzungs Zellteilung verursachen diese Probleme , aber was genau falsch ist häufig nicht verstanden geht ", sagte Adele Marston des Wellcome Trust Center für Zellbiologie an der Universität von Edinburgh in Schottland und Hauptautor der Studie. Das Verständnis normalen Schutzmechanismen wie die neu entdeckten vermuten lässt , wo die Dinge schief gehen .

Marston ist Teil eines internationalen Teams studieren Meiose - die Art der Zellteilung , die eines Organismus ursprüngliche Anzahl der Chromosomen für die sexuelle Fortpflanzung teilt in zwei Hälften. Meiose auftritt, beispielsweise um Spermien oder Eizellen erstellen. Die Reduktion kann Nachkommen auf die Hälfte ihrer Chromosomen vom Vater , und die Hälfte von der Mutter erben.

" Während der Zellteilung ", sagte sie , " Chromosomen müssen genau in einem aufwendigen Choreographien wo Chromosomen paaren und dann an einer Reihenfolge sortiert werden. "

Allerdings wird die Anordnung in den frühen Phasen der Reproduktions Zellteilung kompliziert. Statt nur Chromosomenpaare , die spindelförmige Gerät in Zellen, Chromosomen auseinander zieht hat mit Quartetten umzugehen. Jede enthält zwei " Schwesterchromatiden ' , die von der Mutter auf zwei miteinander verbundenen , die vom Vater ein Chromatid ist einer der beiden Stränge gebildet, wenn ein Chromosom dupliziert ; Schwesterchromatiden sind identische Kopien .

" Die richtige Ergebnis für die erste Stufe der Meiose ", erklärte Dr. Charles L. Asbury , Professor für Physiologie und Biophysik an der Universität von Washington, " ist für die Schwesterchromatiden zusammen , anstatt sich zu trennen migrieren. " Asbury ist der leitende Autor der Studie.

In allen Arten von Zellteilung, stellte er fest , Schwesterchromatiden sind an erstmals von Zusammenhalt statt. Aber in den früheren Stadien der reproduktiven Zellteilung, entdeckte das Forscherteam , dass eine starke , extra enge Verknüpfung verbindet die Schwesterchromatiden .

Wenn Zellen herzustellen , um zu teilen, molekulare Maschinen , die so genannte Kinetochoren , zeigen, und übernehmen verschiedene Rollen . Beide Steuerungs- und Antriebschromosomenbewegung. Sie setzen den Zeitpunkt für andere Zellteilung Ereignisse, einschließlich der tatsächlichen Aufteilung der Chromosomen .

Die Haftstellen aus einer Reihe von Proteinen, die an den Spitzen der winzigen , faserartigen Strukturen Mikrotubuli binden. Die Spitzen fungieren als Motoren . Das Kinetochor wandelt die Verlängerung und Verkürzung der Mikrotubuli -Tipps in nutzbare Kraft Chromosomen bewegen .

Die Forscher festgestellt, dass , während der frühen Stadien der Meiose , Kinetochoren zwischen Schwesterchromosomen mechanisch Sicherung. Die Anbindehaltung hält Chromosomen von trennenden und vorzeitig enden fehl am Platz.

Die fusionierten Kinetochoren enthalten mehr Bindungselemente als dies einzelnen Kinetochoren und bilden stabile , hart-zu- Bruch -Anhänge. Ein Proteinkomplex namens Monopolin wird innerhalb der Zellen während der frühen Stadien der reproduktiven Zellteilung gefunden. Es scheint hinter dieser Modifikation sein . Monopolin allein konnte kinetochore Teilchen in einer Laborschalein der Abwesenheit von anderen Faktoren zu verschmelzen.

Die Forscher glauben, dass der Kinetochor -Fusion ist ein Grundmechanismus für die korrekte Verteilung der Chromosomen in gesunden Zellen . Diese Funktion der Fortpflanzungs Zellteilung über Arten und von grundlegender Bedeutung für die Durchführung der erwarteten Entwicklung der genetischen Vererbung erhalten.

In dieser Studie war die Forschungen mit einem einfachen Lebensform , Bäckerhefe, und verwendet fortschrittliche , hochentwickelte Techniken . Darunter Genmanipulation Lasereinfangverfahren und Fluoreszenzmikroskopie .

" Wir kombinierten genetischen Kontrolle des Zellzyklus mit biophysikalischen Manipulation eines komplexen Proteinmaschine- Kinetochors - an einem einzigen Partikelniveau " Asbury gesagt. "Ich denke, unsere Arbeit andere, die Untersuchung der molekularen Maschinen, die nach den Zellzyklus reguliert werden, zu führen. "