Кіріспе

Клетка бөліну кезінде микротубулалардың хромосомаларға қосылуын қамтамасыз ететін ақуыз кешені. Кинетохор (/k//ᵻ/'/n//ɛ//t//ə//k//ɔər/, / /'/n//iː//t//ə//k//ɔər/) – эукариоттық жасушалардағы дупликацияланған хроматидтермен байланысты дискі тәрізді ақуыз құрылымы, мұнда шпиндель талшықтары жасуша бөліну кезінде бауырлас хроматидтерді бөлу үшін бекітіледі. Кинетохор центромерде құралады және митоз бен мейоз кезінде митоздық шпиндельдің микротубулалық полимерлеріне хромосоманы байланыстырады. «Кинетохор» термині алғаш рет Лестер В. Шарптың 1934 жылғы «Цитология» кітабындағы түсіндірмеде қолданылып, 1936 жылы кеңінен қабылданды. Шарптың түсіндірмесінде: «Кинетохор (= қозғалыс орны) деген ыңғайлы термин авторына Ж.А. Мур ұсынған», – делінген, бұл 1932 жылы Колумбия университетіне бірінші курсқа түскен Джон Александр Мурға сілтеме болуы мүмкін. Моноцентрикалық организмдер, оның ішінде омыртқалылар, саңырауқұлақтар және көптеген өсімдіктер, әрбір хромосомасында бір ғана центромерлік аймаққа ие, ол локальді кинетохор құрайды. Голоцентрикалық организмдер, мысалы, нематодтар мен кейбір өсімдіктер, хромосоманың бүкіл ұзындығы бойынша кинетохор құрастырады. Кинетохорлар жасуша бөліну кезінде хромосомалардың күшті қозғалысын бастайды, бақылайды және реттейді. Митоз кезінде, S фазасында әрбір хромосоманың ДНК мөлшері екі еселенгеннен кейін (хромосомалар саны өзгермейді), екі бауырлас хроматид центромермен байланысты болады. Әрбір хроматидтің өзіндік кинетохоры болады, олар қарама-қарсы бағытта орналасып, митоздық шпиндель аппаратының қарама-қарсы полюстеріне бекітіледі. Метафазадан анафазаға өту кезінде бауырлас хроматидтер бір-бірінен ажырасады, ал әрбір хроматидтегі жеке кинетохорлар олардың қозғалысын екі жаңа қыз жасушаны анықтайтын шпиндель полюстеріне қарай басқарады. Сондықтан кинетохор митоз бен мейозға тән хромосомалардың бөлінуі үшін өте маңызды.

Функция

Бір кинетохорға қосылған микротубульдердің саны өзгермелі: *Saccharomyces cerevisiae* түрiнде әр кинетохорға тек бiр МТ байланады, ал сүтқоректілерде әр кинетохорға 15–35 МТ байлануы мүмкiн. Дегенмен, шпiндiлдегi барлық МТ бiр кинетохорға қосылмайды. Бiр центросомадан екіншiсiне созылатын МТ-лар бар (ол шпiндiл ұзындығын анықтайды), ал кейбiр қысқа МТ-лар ұзын МТ-лардың арасында өрiлiп жатады. Профессор Б. Никлас (Дьюк университеті) лазер сәулесiн пайдаланып МТ-ның кинетохорға қосылуын бұзғанда, хроматидтер ендi қозғала алмайтынын, нәтижесiнде хромосомалардың бұрыс таралуына әкелетiнiн көрсеттi. Бұл тәжiрибелер кинетохорлардың полярлығын және кинетохордың бiр немесе екіншi центросомадан шығатын МТ-ға қосылуы оның бағытына байланысты екенiн де көрсеттi. Бұл ерекшелiк шпiндiл тарапына тек бiр хроматидтiң өтуiне кепiлдiк бередi, осылайша генетикалық материалдың дұрыс таралуын қамтамасыз етедi. Сондықтан, кинетохордың негiзгi функцияларының бiрi – шпiндiлге МТ-ның қосылуы, ол бауырлас хроматидтердi дұрыс бөлiп беру үшiн маңызды. Егер бекiтiлу дұрыс болмаса, қателер туындап, клетка үшін қатерлi салдарға әкелетiн анеуплоидия пайда болуы мүмкiн. Мұны болдырмау үшiн қателердi анықтау және түзету механизмдерi (оның құрамына кинетохорларда орналасқан компоненттер кiредi) бар. Бiр хроматидтiң центросомаға қарай қозғалысы негiзiнен кинетохормен байланысқан жерде МТ деполимерленуi арқылы жүзеге асады. Бұл қозғалыстар сондай-ақ кинетохорларда орналасқан молекулалық моторларды қатыстыратын күш жасауды қажет етедi.

Ndc80 кешенінің рөлі

Кинетохорларға байланысты микротүтікшелер (МТ) ерекше ерекшеліктерге ие: бос МТ-мен салыстырғанда, кМТ суықтан туындаған деполимеризацияға, жоғары гидростатикалық қысымға немесе кальций әсеріне әлдеқайда төзімді. Сонымен қатар, кМТ-лер астральдық МТ-лермен және бос (+) ұштары бар шпиндельдік МТ-лермен салыстырғанда әлдеқайда баяу қайта өңделеді, ал егер кМТ-лер лазер сәулесі арқылы кинетохорлардан босатылса, олар тез деполимеризацияланады. Saccharomyces cerevisiae-де Ndc80 кешені төрт компоненттен тұрады: Ndc80p, Nuf2p, Spc24p және Spc25p. Бұл кешеннің кез келген компоненті жоқ мутанттарда кинетохор микротүтікшесінің байланысы жоғалады, бірақ кинетохор құрылымы толығымен жоғалмайды. (Бұл мутанттар микротүтікшелерге байланыста және шпиндельдік бақылау нүктесін іске қосу қабілетінде де кемшіліктер көрсетеді, бұл, мүмкін, кинетохорлар жауап компоненттері жиналатын платформа ретінде жұмыс істеуіне байланысты болуы мүмкін.) Ndc80 кешені жоғары сақталған және ол S. pombe, C. elegans, Xenopus, тауық және адамдарда анықталды. Hec1 (қатерлі жасушаларда жоғары экспрессияланатын 1) зерттеулері, Ndc80p-нің адамдағы гомологы, хромосомалардың дұрыс конгрегациясы және митоздық прогрессия үшін маңызды екенін, сондай-ақ когезин және конденсин кешендерінің компоненттерімен өзара әрекеттесетінін көрсетті. Әртүрлі зертханалар Ndc80 кешенінің кинетохор микротүтікшесін бекітуді тұрақтандыру үшін маңызды екенін көрсетті, бұл жоғары эукариоттарда хромосомалардың дұрыс конгрегациясын орнатуға қатысты центромерлік кернеуді қолдау үшін қажет. Дегенмен, берік кинетохор микротүтікшесінің өзара әрекеттесуінің қалыптасуы үшін қосымша ақуыздардың функциясы да қажет болуы мүмкін. Ашытқыда бұл байланыс Dam1 DASH DDD кешенінің болуын қажет етеді. Бұл кешеннің кейбір мүшелері тікелей МТ-ға, ал қалғандары Ndc80 кешеніне байланысады. Бұл Dam1 DASH DDD кешенінің кинетохорлар мен микротүтікшелер арасындағы маңызды адаптер болуы мүмкін екенін білдіреді. Алайда, жануарларда эквивалентті кешен анықталған жоқ және бұл мәселе әлі де қарқынды зерттеуде.

Хромосомалардың қозғалысын қозғау үшін күшті пайда ету

Шпиндель полюстеріне қатысты хромосомалардың көп бөлігінің қозғалысы кМТ-ның ұзаруы және қысқаруымен байланысты. Кинетохорлардың бір ерекшелігі – байланысқан кМТ-ның (шамамен 20) күйін (+) ұшындағы деполимерлену күйінен полимерлену күйіне өзгерту қабілеті. Бұл прометафазадағы жасушалардың кинетохорларына «бағытталған тұрақсыздық» көрсете алуға мүмкіндік береді, олар полюске қарай (полюске қарай) немесе кері (полюске қарсы) қозғалыстың тұрақты фазалары арасында ауысады, бұл кезекпен кМТ-ның деполимерленуі мен полимерленуінің күйлерімен байланысты. Бұл кинетохордың екі тұрақтылығы (бистабильділігі) кинетохорлар мен шпиндель полюстері арасындағы механикалық байланысты бұзбай, хромосомаларды шпиндельдің экваторында орналастыру механизмінің бір бөлігі болып көрінеді. Кинетохордың бистабильділігі кМТ-ның (+) ұшының динамикалық тұрақсыздығына негізделген және кинетохордағы кернеумен ішінара реттеледі. Сүтқоректілердің жасушаларында кинетохорлардағы төмен кернеу кМТ-ның деполимерленуіне қарай өзгеруді, ал жоғары кернеу кМТ-ның полимерленуіне қарай өзгеруді ынталандырады. Кинетохорлық ақуыздар және МТ (+) ұшына байланысатын ақуыздар (жинақтап +TIP деп аталады) кМТ (+) ұшының динамикасын реттеу арқылы кинетохорлардың қозғалысын реттейді. Дегенмен, кинетохор-микротубула интерфейсі өте динамикалық, және осы ақуыздардың кейбіреуі екі құрылымның да нағыз компоненттері болып көрінеді. Екі топтағы ақуыздар ерекше маңызды болып көрінеді: деполимеразалар сияқты жұмыс істейтін кинезиндер, мысалы, KinI кинезиндері; және МТ (+) ұштарына байланысатын ақуыздар, +TIPs, полимерленуді ынталандырады, мүмкін деполимеразалардың әсеріне қарсы тұрады. KinI кинезиндері «I» деп аталады, өйткені олар ішкі моторлық доменге ие, ол тубулин полимерінің, микротубуланың деполимерленуін ынталандыру үшін АТФ-ты пайдаланады. Омыртқалы жануарларда (+) ұштық жиынтығының динамикасын басқаратын ең маңызды KinI кинезині – MCAK. Алайда, басқа кинезиндер де болуы мүмкін. Кинетохорлық функциялары бар +TIP-тердің екі тобы бар. Біріншісі – аденоматозды полипоз coli (APC) ақуызы және оған байланысты EB1 ақуызы, олар кинетохорларда орналасу үшін МТ-ға мұқтаж. Екі ақуыз да хромосомалардың дұрыс бөлінуіне қажет. EB1 тек полимерленетін күйдегі МТ-мен ғана байланысады, бұл оның осы кезеңде кМТ-ны тұрақтандыруға көмектесетінін көрсетеді. +TIP-тердің екінші тобына МТ болмаған кезде де кинетохорларға орналаса алатын ақуыздар кіреді. Бұл топта кеңінен зерттелген екі ақуыз бар: CLIP 170 және олармен байланысты ақуыздар CLASP (CLIP байланысты ақуыздар). CLIP 170-нің кинетохорлардағы рөлі белгісіз, бірақ доминантты теріс мутанттың экспрессиясы прометафазалық кешігуге алып келеді, бұл оның хромосомалардың орналасуында белсенді рөл атқаратынын көрсетеді. CLASP ақуыздары хромосомалардың орналасуы және биполярлы шпиндельдің сақталуы үшін қажет.