K-fiber dynamics: a focus on the microtubule minus-ends

Abstract

During cell division, microtubules (MTs) organize into a bipolar spindle that drives faithful chromosome segregation through the kinetochore fibers (k-fibers), bundles of parallel MTs that attach the chromosomes through their plus-ends to the spindle poles through their minus-ends. K-fiber MT plus and minus ends dynamics are coordinated to provide stability at the same time as support error correction, chromosome alignment and segregation. However, k-fiber minus-ends have been poorly characterized.

Electron tomography studies showed that the k-fibers MT minus ends have mixed open or close conformations suggesting complex regulatory mechanisms. Consistently, the silencing of MCRS1, currently the only potential regulator, results in k-fibers with less MTs with an increased proportion of open ends morphologies. TIRF based in vitro reconstitution assays showed that MCRS1 and KANSL3 associate preferentially with one MT end. Another member of the complex, KANSL1 may mediate their interaction formation of a ternary complex. Altogether, my results suggest that the MCRS1-KANSL-complex could dynamically “cap” some K-fiber MT-minus-ends to regulate their depolymerization rates for proper cell division.

Durant la divisió cel.lular els microtúbuls (MTs) s’organitzen en el fus mitòtic, que és l’encarregat de la segregació dels cromosomes a través de les anomenades “fibres del cinetocor” (fibres-k). Aquestes fibres son feixos de MTs que connecten a través del seu extrem-(+) els cromosomes amb els pols del fus mitòtic, on tenen el seu extrem-(-). La dinàmica d’aquestes fibres-k en tots dos extrems està coordinada per garantir l’estabilitat del fus mitòtic alhora que permet l’alineament dels cromosomes, la seva segregació i la correcció de posibles errors. Malgrat tot, la dinàmica a l’extrem-(-) gairebé no s’ha caracteritzat.

Els nostres estudis amb tomografia electrònica demostren que els extrems-(-) dels MTs de les fibres-k presenten una barreja en les conformacions dels seus extrems obertes i tancades, el que suggereix que estan subjectes a mecanismes de regulació complexos. D’acord amb això, el silenciament de MCRS1, actualment l’únic regulador potencial de la dinàmica a l’extrem-(-), té com a resultat fibres-k amb menys MTs i amb un increment en la proporció d’extrems amb conformacions obertes. Assaigs de reconstitució in vitro basats en microscopia TIRF mostren que MCRS1 i KANSL3 s’uneixen preferentment a un dels extrems del MT. Un altre membre del mateix complex, KANSL1 podria també interaccionar per formar un complex ternari. En conjunt, els meus resultats suggereixen que el complex MCRS1-KANSL podria bloquejar dinàmicament alguns extrems (-) de les fibres-k per tal de regular la seva despolimerizació de manera que la divisió cel.lular sigui adequada.