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Em que fim ocorre a polimerização dos microtúbulos?

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Meu livro diz que a polimerização e a despolumerização dos microtúbulos ocorrem na extremidade +, entretanto, encontrei uma nota que diz que a despolimerização ocorre na extremidade -. Eu preciso de ajuda por favor :) obrigado


Do meu livro de Biologia Campbell (Nona Edição):

Por causa da orientação dos dímeros de tubulina, as duas extremidades de um microtúbulo são ligeiramente diferentes. Uma extremidade pode acumular ou liberar dímeros de tubulina a uma taxa muito maior do que a outra, aumentando e diminuindo significativamente durante as atividades celulares. (Isso é chamado de "extremidade positiva", não porque só pode adicionar proteínas de tubulina, mas porque é a extremidade em que as taxas "ativas" e "desativadas" são muito mais altas.)

Resumindo: a polimerização e a despolimerização ocorrem nas extremidades + e -. O "+" e "-" apenas designam a velocidade / eficiência da polimerização e despolimerização.


Em termos práticos, a nucleação dos microtúbulos ocorre na extremidade positiva. Isso está bem estabelecido in vivo e in vitro. Notavelmente, as extremidades negativas na maioria das células são "tampadas", de modo que a dinâmica não ocorre (pense no centrossoma).

No entanto, recentemente, há um relato de polimerização de MT na extremidade negativa de uma célula; isso está longe de ser consenso entre os profissionais no momento e requer muito mais estudo. No entanto, a taxa de qualquer crescimento e encolhimento na extremidade negativa é significativamente mais lenta do que na extremidade positiva, conforme declarado acima.

Portanto, para uma pergunta de teste, o ponto positivo é o local de polimerização.


Tanto a polimerização quanto o encolhimento dos microtúbulos ocorrem na extremidade positiva e a extremidade negativa está ancorada dentro do MTOC ... portanto, é a extremidade dinâmica


Dinâmica de microtúbulos e MAPs

Microtúbulos são polímeros de tubulina envolvidos em múltiplos processos celulares, incluindo formação do fuso mitótico, transporte celular, citocinese, motilidade celular, formato celular e morfogênese. Esta minirevisão enfoca os mecanismos gerais que conduzem a dinâmica dos microtúbulos, com foco especial em como a nucleação dos microtúbulos ocorre nos MTOCs (centros de organização dos microtúbulos) e como os microtúbulos associam as proteínas (MAPs) e outros mecanismos regulam a função dos microtúbulos.

Proteína de ligação ao microtúbulo (cinesina, proteína motora) que se liga ao microtúbulo

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A fabricação e quebra de microtúbulos

Imagem: Os microtúbulos geralmente consistem em cerca de 13 protofilamentos feitos de pares de proteínas tubulinas, dispostos lado a lado e estendendo-se longitudinalmente para formar as paredes de um cilindro. (Imagem de Nogales e colegas, laboratório Kenneth Downing)

Pela primeira vez, os pesquisadores revelaram em nível molecular as formas assumidas pelas estruturas de transição da tubulina (a proteína da qual os microtúbulos são formados) durante a montagem e desmontagem dos microtúbulos. Detalhes dessas estruturas peculiares mostram como a ligação à tubulina do nucleotídeo trifosfato de guanosina, GTP, controla a atividade na extremidade de crescimento do microtúbulo. Eva Nogales e Hong-Wei Wang, da Divisão de Ciências da Vida do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia, relataram suas descobertas em 16 de junho de 2005, edição da revista Natureza.

"A tubulina é um grande alvo para drogas anticâncer, que podem prevenir a transição de estados de crescimento para encolhimento ou vice-versa", diz Nogales, que também é membro da Divisão de Biociências Físicas do Berkeley Lab, professor associado de bioquímica e biologia molecular no Universidade da Califórnia em Berkeley e um investigador do Howard Hughes Medical Institute. "Nós já havíamos produzido estruturas de alta resolução de estruturas tubulinas estabilizadas, mas ninguém conhecia a estrutura dos estados de transição. Nosso objetivo era entender o processo de montagem e desmontagem dos microtúbulos."

Diz Wang, "Nosso trabalho atual realmente revelou as estruturas de diferentes conjuntos de tubulina nas extremidades dos microtúbulos em crescimento e despolimerização dos microtúbulos. Isso permite uma nova compreensão do mecanismo de instabilidade dinâmica dos microtúbulos, abrindo oportunidades para novos experimentos testando os papéis fisiológicos desses intermediários de microtúbulos na célula. "

Richard Rodewald, oficial de programa e biólogo celular do Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais, que financiou a pesquisa, observou que "esses estudos fornecem um modelo persuasivo, em detalhes atômicos elegantes, de como a ligação de GTP a um local específico na tubulina leva a mudanças estruturais de longo alcance que impulsionam o crescimento dos microtúbulos. "

Construindo um microtúbulo

Microtúbulos são polímeros cujas unidades básicas são pares (dímeros) de proteínas tubulinas semelhantes, mas não idênticas, chamadas de formas alfa e beta. Durante a polimerização, os dímeros empilham ponta a ponta para fazer um protofilamento. Cerca de treze protofilamentos são dispostos lado a lado, estendendo-se longitudinalmente, para formar as paredes de um microtúbulo cilíndrico.

A chamada extremidade negativa do microtúbulo cresce lentamente e geralmente está ancorada a uma estrutura celular. A outra extremidade, a extremidade positiva, é um viveiro de atividades. Na presença de GTP, os protofilamentos do microtúbulo adquirem mais dímeros de tubulina, e todo o microtúbulo se estende rapidamente por muitos milionésimos de metro antes de desligar repentinamente e encolher novamente.

Nucleotídeos como o GTP são mais conhecidos como unidades dos ácidos nucléicos DNA e RNA, consistindo em uma base (uma letra no código genético) mais um açúcar e três grupos fosfato. Mas essas moléculas também regulam a atividade enzimática e desempenham um papel crucial no controle do crescimento dos microtúbulos.

Quando o GTP se liga a um locus específico na beta tubulina (o local E ou local trocável), ocorre a polimerização: dímeros de tubulina se acumulam nos protofilamentos e os microtúbulos crescem. Mas, por meio da hidrólise (a palavra significa "divisão da água"), o GTP muda prontamente para um nucleotídeo diferente, difosfato de guanosina ou GDP. A tubulina ligada a GDP despolimeriza o microtúbulo enrolando protofilamentos em sua extremidade positiva e separando-o.

Embora se soubesse que a tubulina polimerizava na presença de GTP e despolimerizava na presença de GDP, antes de Nogales e Wang era impossível visualizar o que estava acontecendo estruturalmente durante esses rápidos estados de transição. Então, diz Nogales, "Hong-Wei descobriu truques bioquímicos para desacelerar as transições quase a ponto de interrompê-las."

A microscopia crioeletrônica (cryo-EM) é capaz de capturar tais estruturas poliméricas sem ter que quebrá-las e cristalizar subunidades únicas para análise de difração de raios-x. A difração de raios X & # 8209 pode permitir uma resolução mais alta, mas perderia todas as informações relativas aos contatos entre as subunidades durante a polimerização. "Com o crio-EM, alterando os parâmetros, pudemos ver como as diferentes formas de polímero se convertem", diz Nogales.

Nogales e Wang abordaram primeiro o processo de despolimerização, observando o que acontece com os microtúbulos quando o PIB é ligado à tubulina. Durante esse processo, os protofilamentos da tubulina se curvam abruptamente a partir do final do microtúbulo, formando "cascas", como uma lâmina de madeira se enrolando em um plano. Wang encontrou condições nas quais os cachos da tubulina ligada a GDP se fecham em tubos, com os protofilamentos firmemente enrolados em torno do eixo do tubo. Esses tubos têm duas camadas, uma propriedade que contribui para sua estabilidade - mas também freou o projeto por muito tempo.

"A chave era travar os conjuntos de tubulina nos estados corretos adequados para a análise estrutural, mas ainda mais desafiador foi encontrar um algoritmo para reconstruir os tubos de tubulina de dupla camada", diz Wang.

"Devido à propriedade de camada dupla, era impossível para nós usarmos métodos clássicos de reconstrução helicoidal", diz ele, "mas não havia outros métodos disponíveis quando iniciamos o projeto. Tivemos que passar mais de dois anos desenvolvendo e implementando nosso próprio algoritmo. Assim que ficou pronto, conseguimos obter a reconstrução correta em menos de três meses. "

Em seguida, os pesquisadores abordaram o processo de polimerização, observando o que acontece quando o GTP se liga às moléculas de tubulina. Se o GDP de alguma forma faz com que os protofilamentos se enrolem fortemente, o GTP faz o oposto, fazendo com que os protofilamentos se endireitem e se montem em microtúbulos. Mas, como o GTP pode se hidrolisar rapidamente em GDP, capturar os estados de transição da tubulina ligada ao GTP diretamente era impraticável.

Em vez disso, os pesquisadores trabalharam com uma molécula semelhante, GMPCPP, um análogo do GTP que se liga ao mesmo local, mas não é vulnerável à hidrólise. Usando crio-EM, eles foram capazes de capturar a tubulina ligada a GMPCPP durante as etapas iniciais de crescimento dos microtúbulos.

Em baixas temperaturas, a tubulina ligada ao GMPCPP forma fitas curvas de alguns protofilamentos lado a lado à medida que aumentam as fitas próximas a tubos helicoidais muito grandes com um diâmetro de 500 angstroms, em vez do diâmetro estreito de 25 angstrom de um microtúbulo ( um angstrom é um décimo bilionésimo de um metro, aproximadamente a dimensão de um pequeno átomo).

Elevadas à temperatura corporal, no entanto, as fitas protofilamentares imediatamente se endireitam e se convertem em microtúbulos normais, sugerindo que as fitas e folhas suavemente curvas correspondem aos protofilamentos de polimerização no final de um microtúbulo em crescimento.

Em 1998, quando fazia pós-doutorado no laboratório de Kenneth Downing, cientista sênior da Divisão de Ciências da Vida do Berkeley Lab, Nogales obteve a estrutura atômica da tubulina em sua forma estável e reta, usando métodos de cristalografia de elétrons, nos quais arranjos de polímeros "planos" de tubulina foram estudados usando crio-EM e difração de elétrons.

Ao "encaixar" este modelo cristalográfico dentro das estruturas que eles agora obtiveram para os intermediários de polimerização em resolução mais modesta, Nogales e Wang foram capazes de ver mudanças nas moléculas de tubulina, exatamente como sua capacidade de interagir com outras moléculas é alterada pela ligação a GTP ou PIB e como essas alterações controlam a curvatura e a flexibilidade.

Eles descobriram que na tubulina ligada ao GDP, os contatos entre as tubulinas alfa e beta dentro e entre os dímeros são afetados, embora de maneiras significativamente diferentes, resultando em um protofilamento curvo que não pode formar contatos laterais.

Em contraste, na tubulina que se liga ao análogo GTP GMPCPP, os contatos entre as subunidades são retos o suficiente para permitir a interação lateral entre os protofilamentos em crescimento. Diz Nogales: "Esses contatos parecem semiconservados em relação aos vistos anteriormente nos microtúbulos e sugerem um mecanismo pelo qual os microtúbulos irão primeiro crescer em folhas abertas que são capazes de rapidamente 'fechar' em um tubo fechado."

Curiosamente, em ambos os estados de transição de polimerização e despolimerização, os protofilamentos geralmente ocorrem aos pares. Isso é intrigante, pois o microtúbulo mais comum possui 13 protofilamentos, o que aponta para uma alteração no número de protofilamentos após a hidrólise do GTP, por um mecanismo ainda não compreendido.

Os novos modelos de alta resolução dos estados de transição da tubulina serão usados ​​para entender como os microtúbulos exploram seu ambiente celular para encontrar seus objetivos - um processo crucial para a implantação precisa de fusos durante a divisão celular, por exemplo - e como as drogas podem ser projetado e direcionado para colocar uma chave inglesa no crescimento de células cancerosas.

"A flexibilidade de flexão dependente de nucleotídeos da tubulina regula a montagem de microtúbulos", por Hong-Wei Wang e Eva Nogales, aparece na edição de 16 de junho de 2005 da Nature.

Esta pesquisa foi financiada pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais do National Institutes of Health. O laboratório de Eva Nogales também é apoiado pelo Departamento de Energia e pelo Howard Hughes Medical Institute.


Atlas de histologia vegetal e animal

Os microtúbulos são um componente do citoesqueleto envolvido na organização interna das células eucariotas. Desempenham diversas funções, como contribuir para a organização espacial das organelas, funcionam como rastros para o tráfico vesicular, são necessárias para a divisão celular formando o fuso mitótico, auxiliam nos movimentos celulares e são o esqueleto dos cílios e flagelos.

1. Estrutura

Os microtúbulos são túbulos longos e relativamente rígidos (Figuras 1 e 3). Sua parede é composta de muitos dímeros de proteínas globulares: & alfa e & beta-tubulina (Figura 2), que estão alinhados em longas filas conhecidas como protofilamentos. Dentro de um protofilamento, não há ligações químicas entre os dímeros de tubulina adjacentes. Um microtúbulo é geralmente composto de 13 protofilamentos. Dímeros de alfa e beta-tubulina são orientados da mesma maneira, de modo que sempre há alfa-tubulina em uma extremidade do protofilamento e beta-tubulina na outra. Isso significa que os microtúbulos são estruturas polarizadas. A extremidade formada por & alfa-tubulina é conhecida como extremidade negativa, e aquela formada por & beta-tubulina é conhecida como extremidade positiva. Novos dímeros de tubulina são adicionados principalmente à extremidade positiva, onde geralmente ocorre o crescimento do microtúbulo, embora também ocorra a despolimerização. No final negativo, a despolimerização prevalece sobre a polimerização. Desta forma, os microtúbulos crescem na extremidade positiva, enquanto o encolhimento ocorre na extremidade negativa. No entanto, o lado positivo é muito dinâmico e geralmente ocorre alternância de polimerização e despolimerização. No final das contas, a despolimerização é mais frequente.

Figura 1. Organização dos microtúbulos em uma célula animal em cultura. Figura 2. Organização dos dímeros de tubulina dentro de um protofilamento. Observe que a alfa-tubulina está orientada para a extremidade negativa, enquanto a beta-tubulina está voltada para a extremidade positiva. Figura 3. Imagem de microscopia eletrônica de transmissão mostrando microtúbulos dentro de um dendrito de um neurônio. Os microtúbulos são orientados paralelamente ao longo eixo do dendrito.

2. Instabilidade dinâmica

Os microtúbulos são estruturas altamente dinâmicas, em contínua polimerização e despolimerização, ocorrendo principalmente na extremidade positiva. Há uma troca constante de dímeros de tubulina entre o citosol e os microtúbulos. Em um fibroblasto típico, metade da tubulina disponível está livre no citosol e a outra metade forma parte dos microtúbulos. A adição de novos dímeros de tubulina à extremidade positiva faz com que o microtúbulo cresça em comprimento. O crescimento é interrompido de tempos em tempos, e os períodos de crescimento alternam com períodos de encolhimento. A despolimerização às vezes é tão forte que o microtúbulo completo pode desaparecer. No entanto, é mais frequente um novo período de polimerização (crescimento). A alternância entre a polimerização e a despolimerização dos microtúbulos é conhecida como instabilidade dinâmica.

Os dímeros da tubulina livre estão ligados a duas moléculas de GTP (Figura 4). Após a união de um dímero de tubulina à extremidade positiva de um microtúbulo, um GTP é hidrolisado em ADP. Se a taxa de adição de dímeros de GTP-GTP-tubulina na extremidade positiva for mais rápida do que a taxa de hidrólise, sempre haverá um grupo de dímeros de tubulina com GTP-GTP na extremidade positiva, que é conhecido como GTP-cap. GTP-cap estabiliza a extremidade positiva do microtúbulo e aumenta a polimerização. Se a taxa de adição de novos dímeros de GTP-GTP-tubulina for baixa, a taxa de hidrólise pode superar a velocidade de polimerização. Isso significa que há dímeros de GTP-GDP-tubulina na extremidade positiva, o que faz com que os protofilamentos adiram fracamente um ao outro. Nesta situação, inicia-se uma despolimerização massiva. Se a extremidade positiva for estabilizada, o micróbio volta a crescer (Figura 4). Os dímeros de GTP-ADP-tubulina são liberados para o citosol e rapidamente fosforilados em dímeros de GTP-GTP-tubulina, que estão prontos para se unirem a um microtúbulo mais a extremidade.

Figura 4. Nesta figura, estão representados os dímeros GTP-GTP e GTP-GDP-tubulina. No citosol, os dímeros de GTP-GDP-tubulina são transformados em dímeros de GTP-GTP-tubulina, enquanto a hidrólise do GTP ocorre na chamada zona de hidrólise da parede do microtúbulo. Um microtúbulo encolhe quando os dímeros de GTP-GDP-tubulina fazem parte da extremidade positiva (não há tampa de GTP) e cresce quando os dímeros de GTP-GTP-tubulina constituem a extremidade positiva (há tampa de GTP).

3. MAPs

Os microtúbulos não interagem muito diretamente com outras estruturas celulares. No entanto, existem proteínas associadas a microtúbulos (MAPs) que controlam a organização, estabilidade, crescimento e outros aspectos do comportamento dos microtúbulos. Os MAPs podem interagir com a extremidade positiva do microtúbulo, afetando a instabilidade dinâmica, tanto pelo aumento do crescimento quanto pela despolimerização. Katanin desenvolve uma ação mais drástica porque quebra os microtúbulos. Os MAPs também permitem que os microtúbulos interajam com outros elementos celulares, como organelas ou moléculas citosólicas. Algumas substâncias que afetam a polimerização ou despolimerização dos microtúbulos têm sido utilizadas como medicamentos. Por exemplo, a colchicina inibe o crescimento dos microtúbulos, enquanto o taxol se liga fortemente aos microtúbulos evitando a despolimerização.

4. Proteínas motoras

Existem proteínas que podem se ligar aos microtúbulos e se mover em direção à extremidade positiva ou negativa. Eles são conhecidos como proteínas motoras. Dineínas e cinesinas são as duas famílias de proteínas motoras. As dineínas movem-se em direção à extremidade negativa do microtúbulo e as cinesinas em direção à extremidade positiva. Ambos compreendem uma região globular que se liga ao ATP e interage com o microtúbulo, e um domínio da cauda que reconhece e liga a carga a ser transportada. A hidrólise do ATP no domínio globular altera a conformação molecular e faz com que a proteína se mova ao longo do microtúbulo.

5. MTOCs

A concentração de dímeros de tubulina citosólica não é alta o suficiente para polimerizar espontaneamente e formar novos microtúbulos. Na célula, existem estruturas moleculares conhecidas como centros organizadores de microtúbulos (MTOCs), de onde os microtúbulos são nucleados. A extremidade negativa do novo microtúbulo é geralmente ancorada a um MTOC, enquanto a extremidade positiva desenvolve o microtúbulo através do citosol. Anéis de gama-tubulina, localizados nos MOTCs, são complexos moleculares que funcionam como modelos para a nucleação de novos microtúbulos. Outras proteínas, como TPX2 e XMAP125, também contribuem para formar novos microtúbulos, sozinhos ou cooperando com anéis de β-tubulina.

O centrossoma é o principal MTOC em células animais (Figura 5). É o principal responsável pela quantidade, localização e organização espacial dos microtúbulos. Na maioria das células animais, durante as fases G1 e G0 do ciclo celular, há um centrossoma por célula localizado próximo ao núcleo. No entanto, os megacariócitos contêm vários centrossomas, enquanto as fibras musculares não têm centrossomas. Centrosome consiste em dois componentes: um par de centríolos ortogonalmente orientados e um material pericentriolar circundante. Cada centríolo é uma estrutura cilíndrica com uma parede composta por 9 tripletos de microtúbulos.

Figura 5. Nas células animais, o centrossoma é o principal responsável pela nucleação e organização do arcabouço dos microtúbulos. Centrosome contém um par de centríolos dispostos ortogonalmente, rodeados pelo material pericentriolar. Os anéis de gama-tubulina, que são modelos para nucleação de microtúbulos, estão localizados no material pericentriolar.

Existem muitas moléculas de gama-tubulina no material pericentriolar arranjadas em anéis, conhecidos como anéis de gama-tubulina, que nuclear microtúbulos. Os centríolos, entretanto, não participam da formação dos microtúbulos nem de sua orientação espacial, exceto os apêndices distal e subdistal, que são estruturas aderidas ao centríolo maduro que podem nuclear microtúbulos. A função dos centríolos ainda é desconhecida. Por exemplo, as células vegetais não têm centríolos, mas podem segregar cromossomos, se dividir em duas novas células e organizar seus microtúbulos sem nenhum problema. Centríolos são semelhantes aos corpos basais, estruturas localizadas na parte basal dos cílios e flagelos.

Ciclo celular e centrossoma

O centrossoma também é importante durante o ciclo celular porque contém muitas proteínas envolvidas no progresso do ciclo celular e na organização do fuso mitótico. Por exemplo, a duplicação do centrossoma antes da mitose é essencial para produzir duas novas células "quothealthy".

Existem outros locais celulares onde os microtúbulos podem ser nucleados. Blefaroplastos são complexos moleculares encontrados em células vegetais e em algumas células animais que podem nuclear microtúbulos e, às vezes, também podem formar centríolos e centrossomas. As células vegetais carecem de centríolos e não formam centrossomas típicos, mas possuem anéis gama-tubulina associados ao envelope nuclear, aos blefaroplastos e espalhados pelo citoplasma. As células vegetais nuclear microtúbulos com mais freqüência no citoplasma periférico. O principal MTOC nas leveduras é o corpo polar, que está inserido no envelope nuclear (o fuso mitótico é intranuclear). Existem outros nucleadores de microtúbulos, como cromossomos, que podem formar um fuso mitótico sem centrossomas. Nas células vegetais, o fuso mitótico é formado por microtúbulos nucleados dos cromossomos. As cisternas do aparelho de Golgi nuclear microtúbulos que ajudam a manter a organização geral da organela.

6. Função

Organização intracelular

Os microtúbulos são classificados em dois tipos: microtúbulos estáveis, localizados nos cílios e flagelos, e microtúbulos dinâmicos, localizados no citosol (Figura 6). Os microtúbulos citosólicos, além de seu papel na formação do fuso mitótico e na segregação cromossômica, também estão envolvidos no movimento interno de organelas como mitocôndrias, lisossomos, inclusões de pigmentos, gotas lipídicas, etc. Eles também são necessários para o tráfico vesicular. Quando as células em cultura são observadas à microscopia de luz, as organelas mostram uma alternância entre movimentos rápidos e períodos de silêncio. Esse comportamento, conhecido como movimento saltatório, ocorre quando organelas se movem ao longo dos microtúbulos. Os microtúbulos citosólicos também estão envolvidos na forma e localização de algumas organelas, como o complexo de Golgi e o retículo endoplasmático. A adição de colchicina despolimeriza o sistema microtubular da célula, e ambas as organelas colapsam e se dividem em pequenas vesículas espalhadas pelo citoplasma. Quando a colchicina é removida e a repolimerização dos microtúbulos é permitida, ambas as organelas recuperam a morfologia e a localização celular típicas. Organelas e vesículas são impulsionadas ao longo dos microtúbulos por proteínas motoras.

Figura 6. A organização dos microtúbulos varia de acordo com o tipo de célula. Determina a organização interna das organelas e do tráfico vesicular. O símbolo mais indica a extremidade positiva dos microtúbulos.

Em células vegetais, a maioria dos movimentos intracelulares depende de filamentos de actina. Os microtúbulos estão distribuídos no citoplasma periférico (Figura 6), onde parecem influenciar a orientação das fibras de celulose da parede celular e determinar o crescimento e a resistência mecânica da célula.

Cilia e flagelos

Cílios e flagelos são estruturas celulares que se projetam da superfície celular, contêm microtúbulos e são delimitados pela membrana plasmática. As células usam cílios e flagelos para mover o líquido circundante, para se moverem se forem células livres e como estruturas sensoriais. Os cílios são mais curtos que os flagelos, mais numerosos e seus movimentos impulsionam o líquido paralelamente à superfície da célula. Os flagelos movem o líquido circundante perpendicularmente à superfície da célula.

Cílios e flagelos são estruturas complexas compostas por mais de 250 proteínas diferentes (Figuras 7 e 8). Ambos possuem uma estrutura central de microtúbulos conhecida como axonema, circundados pela membrana plasmática. O axonema é composto por 9 pares externos de microtúbulos, mais um par central de microtúbulos. Esta organização está escrita como 9x2 + 2. Os microtúbulos externos do axonema crescem a partir dos microtúbulos do corpo basal. O corpo basal tem 9 tripletos de microtúbulos (ou seja, 9x3 + 0). A organização do axonema é fortalecida por uma estrutura de proteínas. Os pares externos de microtúbulos do axonema são conectados entre si por proteínas nexinas, enquanto os raios das proteínas conectam os pares externos com o par central. A proteína motora dineína está localizada entre os pares externos. Dynein está envolvido na movimentação de cílios e flagelos. O movimento é consequência do deslizamento de um par externo sobre outro adjacente, o que força a flexão do axonema.

Figura 7. Componentes moleculares dos cílios e flagelas. No cílio primário, o par central de microbútulas não está presente. Figura 8. Imagens de microscopia eletrônica de varredura. Cílios e pequenas microvilosidades na parte apical das células que formam o canal central da medula espinhal da lampreia (maginificadas em B).

Alguns tipos de cílios são conhecidos como cílios primários. Os cílios primários não têm o par central de microtúbulos, não podem se mover, são escassos e às vezes aparecem isolados nas células. Pelo menos um cílio está presente na maioria das células animais estudadas até agora. Os cílios primários carregam em suas membranas muitos receptores e canais iônicos, de modo que um papel sensorial foi sugerido.

Ohi R, Zanic M. 2016. À frente da curva: novos insights sobre a dinâmica dos microtúbulos. F1000Research. 5: 314.


A fabricação e quebra de microtúbulos

BERKELEY, CA - Os microtúbulos são polímeros proteicos ativos críticos para a estrutura e função das células e o processo de divisão celular. Em uma célula viva, suas extremidades crescentes se alongam e se retraem constantemente em um frenesi de polimerização e despolimerização, como as cobras se contorcendo do cabelo da Medusa. Conhecida prosaicamente como & # 8220 instabilidade dinâmica & # 8221, esse rápido crescimento e encolhimento contínuo é a chave para o funcionamento diversificado dos microtúbulos na célula.

Hong-Wei Wang e Eva Nogales do Berkeley Lab & # 8217s Life Sciences Division usaram a microscopia crioeletrônica para revelar, em nível molecular, as formas assumidas pelas estruturas transicionais da tubulina durante a montagem e desmontagem dos microtúbulos. (Foto Roy Kaltschmidt)

Pela primeira vez, os pesquisadores revelaram em nível molecular as formas assumidas pelas estruturas de transição da tubulina (a proteína da qual os microtúbulos são formados) durante a montagem e desmontagem dos microtúbulos. Detalhes dessas estruturas peculiares mostram como a ligação à tubulina do nucleotídeo trifosfato de guanosina, GTP, controla a atividade na extremidade de crescimento do microtúbulo. Eva Nogales e Hong-Wei Wang, da Divisão de Ciências da Vida do Departamento de Energia e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, nº 8217, relataram suas descobertas em 16 de junho de 2005, edição da revista Natureza.

” e biologia molecular na Universidade da Califórnia em Berkeley, e um investigador do Howard Hughes Medical Institute. & # 8220Nós havíamos produzido anteriormente estruturas de alta resolução de estruturas tubulinas estabilizadas, mas ninguém conhecia a estrutura dos estados de transição. Nosso objetivo era compreender o processo de montagem e desmontagem de microtúbulos. & # 8221

Diz Wang, & # 8220Nosso trabalho atual realmente revelou as estruturas de diferentes conjuntos de tubulinas nas extremidades dos microtúbulos em crescimento e de despolimerização dos microtúbulos. Isso permite uma nova compreensão do mecanismo de instabilidade dinâmica dos microtúbulos, abrindo oportunidades para novos experimentos testando os papéis fisiológicos desses intermediários de microtúbulos na célula. & # 8221

Richard Rodewald, oficial do programa e biólogo celular do Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais, que financiou a pesquisa, observou que & # 8220 esses estudos fornecem um modelo persuasivo, em elegantes detalhes atômicos, de como a ligação do GTP a um local específico na tubulina leva a mudanças estruturais de longo alcance que impulsionam o crescimento dos microtúbulos. & # 8221

Construindo um microtúbulo

Microtúbulos são polímeros cujas unidades básicas são pares (dímeros) de proteínas tubulinas semelhantes, mas não idênticas, chamadas de formas alfa e beta. Durante a polimerização, os dímeros empilham ponta a ponta para fazer um protofilamento. Cerca de treze protofilamentos são dispostos lado a lado, estendendo-se longitudinalmente, para formar as paredes de um microtúbulo cilíndrico.

Os microtúbulos geralmente consistem em cerca de 13 protofilamentos feitos de pares de proteínas tubulinas, dispostos lado a lado e estendendo-se longitudinalmente para formar as paredes de um cilindro. (Imagem e micrografias de Nogales e colegas, laboratório Kenneth Downing)

A chamada extremidade negativa do microtúbulo cresce lentamente e geralmente está ancorada a uma estrutura celular. A outra extremidade, a extremidade positiva, é um viveiro de atividades. Na presença de GTP, os protofilamentos do microtúbulo & # 8217s adquirem mais dímeros de tubulina, e todo o microtúbulo se estende rapidamente por muitos milionésimos de metro antes de desligar repentinamente e encolher novamente.

Nucleotídeos como o GTP são mais conhecidos como unidades dos ácidos nucléicos DNA e RNA, consistindo em uma base (uma letra no código genético) mais um açúcar e três grupos fosfato. Mas essas moléculas também regulam a atividade enzimática e desempenham um papel crucial no controle do crescimento dos microtúbulos.

Quando o GTP se liga a um locus específico na beta tubulina (o local E ou local trocável), ocorre a polimerização: dímeros de tubulina se acumulam nos protofilamentos e os microtúbulos crescem. Mas, por meio da hidrólise (a palavra significa & # 8220 divisão da água & # 8221), o GTP muda prontamente para um nucleotídeo diferente, difosfato de guanosina ou GDP. A tubulina ligada a GDP despolimeriza o microtúbulo enrolando protofilamentos em sua extremidade positiva e separando-o.

Congelando o frenesi

Embora se soubesse que a tubulina polimerizava na presença de GTP e despolimerizava na presença de GDP, antes de Nogales e Wang era impossível visualizar o que estava acontecendo estruturalmente durante esses rápidos estados de transição. Então, diz Nogales, & # 8220Hong-Wei encontrou truques bioquímicos para desacelerar as transições quase a ponto de interrompê-las. & # 8221

A microscopia crioeletrônica (cryo-EM) é capaz de capturar tais estruturas poliméricas sem ter que quebrá-las e cristalizar subunidades únicas para análise de difração de raios-x. A difração de raios-X pode permitir uma resolução mais alta, mas perderia todas as informações relativas aos contatos entre as subunidades durante a polimerização. & # 8220Com o cryo-EM, alterando os parâmetros, poderíamos ver como as diferentes formas de polímero se convertem, & # 8221 diz Nogales.

Nogales e Wang abordaram primeiro o processo de despolimerização, observando o que acontece com os microtúbulos quando o PIB é ligado à tubulina. Durante esse processo, os protofilamentos da tubulina se curvam abruptamente a partir do final do microtúbulo, formando cascas & # 8220 & # 8221 como uma lâmina de madeira se enrolando em um plano. Wang encontrou condições nas quais os cachos da tubulina ligada a GDP se fecham em tubos, com os protofilamentos firmemente enrolados em torno do eixo do tubo. Esses tubos têm duas camadas, uma propriedade que contribui para sua estabilidade - mas também freou o projeto por muito tempo.

Durante a desmontagem dos microtúbulos, formam-se tubos de parede dupla, constituídos por anéis de tubulina ligados ao nucleotídeo GDP. (Imagem e micrografias de Wang e Nogales)

& # 8220A chave era travar os conjuntos de tubulina nos estados corretos adequados para a análise estrutural, mas ainda mais desafiador foi encontrar um algoritmo para reconstruir os tubos de tubulina de dupla camada & # 8221, diz Wang.

& # 8220Devido à propriedade de camada dupla, era impossível para nós usarmos métodos clássicos de reconstrução helicoidal, & # 8221 ele diz, & # 8220 mas não havia outros métodos disponíveis quando iniciamos o projeto. Passamos mais de dois anos desenvolvendo e implementando nosso próprio algoritmo. Depois de pronto, conseguimos a reconstrução correta em menos de três meses. & # 8221

Em seguida, os pesquisadores abordaram o processo de polimerização, observando o que acontece quando o GTP se liga às moléculas de tubulina. Se o GDP de alguma forma faz com que os protofilamentos se enrolem fortemente, o GTP faz o oposto, fazendo com que os protofilamentos se endireitem e se montem em microtúbulos. Mas, como o GTP pode se hidrolisar rapidamente em GDP, capturar os estados de transição da tubulina ligada ao GTP diretamente era impraticável.

Em vez disso, os pesquisadores trabalharam com uma molécula semelhante, GMPCPP, um análogo do GTP que se liga ao mesmo local, mas não é vulnerável à hidrólise. Usando crio-EM, eles foram capazes de capturar a tubulina ligada a GMPCPP durante as etapas iniciais de crescimento dos microtúbulos.

Folhas de tubulina ligada a GMPCPP, um análogo não hidrolisante do nucleotídeo-chave GTP, endireitam-se prontamente para formar microtúbulos, sugerindo que a tubulina ligada a GTP segue um caminho semelhante durante a montagem dos microtúbulos. (Imagem e micrografias de Wang e Nogales)

Em baixas temperaturas, a tubulina ligada ao GMPCPP forma fitas curvas de alguns protofilamentos lado a lado à medida que aumentam as fitas próximas a tubos helicoidais muito grandes com um diâmetro de 500 angstroms, em vez do diâmetro estreito de 25 angstrom de um microtúbulo ( um angstrom é um décimo bilionésimo de um metro, aproximadamente a dimensão de um pequeno átomo).

Elevadas à temperatura corporal, no entanto, as fitas protofilamentares imediatamente se endireitam e se convertem em microtúbulos normais, sugerindo que as fitas e folhas suavemente curvas correspondem aos protofilamentos de polimerização no final de um microtúbulo em crescimento.

Fazendo contatos

Em 1998, quando era pós-doutoranda no laboratório de Kenneth Downing, cientista sênior do Berkeley Lab & # 8217s Life Sciences Division, Nogales obteve a estrutura atômica da tubulina em sua forma estável e reta, usando métodos de cristalografia eletrônica, em que dois arranjos dimensionais de polímeros de tubulina & # 8220flat & # 8221 foram estudados usando crio-EM e difração de elétrons.

Ao & # 8220docking & # 8221 este modelo cristalográfico dentro das estruturas que eles agora obtiveram para os intermediários de polimerização em resolução mais modesta, Nogales e Wang foram capazes de ver mudanças nas moléculas de tubulina, exatamente como sua capacidade de interagir com outras moléculas é alterada por ligação ao GTP ou PIB e como essas alterações controlam a curvatura e a flexibilidade.

Eles descobriram que na tubulina ligada ao GDP, os contatos entre as tubulinas alfa e beta dentro e entre os dímeros são afetados, embora de maneiras significativamente diferentes, resultando em um protofilamento curvo que não pode formar contatos laterais.

Em contraste, na tubulina que se liga ao análogo GTP GMPCPP, os contatos entre as subunidades são retos o suficiente para permitir a interação lateral entre os protofilamentos em crescimento. Diz Nogales, & # 8220 Esses contatos aparecem semiconservados em relação aos vistos anteriormente nos microtúbulos e sugerem um mecanismo pelo qual os microtúbulos irão primeiro crescer em folhas abertas que são capazes de rapidamente & # 8216zip & # 8217 em um tubo fechado. & # 8221

Curiosamente, em ambos os estados de transição de polimerização e despolimerização, os protofilamentos geralmente ocorrem aos pares. Isso é intrigante, pois o microtúbulo mais comum possui 13 protofilamentos, o que aponta para uma alteração no número de protofilamentos após a hidrólise do GTP, por um mecanismo ainda não compreendido.

Os novos modelos de alta resolução dos estados de transição da tubulina serão usados ​​para entender como os microtúbulos exploram seu ambiente celular para encontrar seus objetivos - um processo crucial para a implantação precisa de fusos durante a divisão celular, por exemplo - e como as drogas podem ser projetadas e direcionadas para colocar uma chave inglesa no crescimento de células cancerosas.

& # 8220 Flexibilidade de flexão dependente de nucleotídeo da tubulina regula a montagem de microtúbulos, & # 8221 por Hong-Wei Wang e Eva Nogales, aparece na edição de 16 de junho de 2005 de Natureza.

Esta pesquisa foi financiada pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais do National Institutes of Health. O laboratório de Eva Nogales & # 8217s também é apoiado pelo Departamento de Energia e pelo Howard Hughes Medical Institute.


O que é instabilidade dinâmica de microtúbulos?

Na maioria dos tipos de células, treze protofilamentos se associam lateralmente para formar um microtúbulo. Em alguns casos, os microtúbulos contêm mais ou menos protofilamentos [1]. Numerosas interações entre as subunidades dão aos microtúbulos sua rigidez e resistência às forças de flexão. As interações laterais entre os protofilamentos são, no entanto, comparativamente fracas e, como resultado, a extremidade positiva dos microtúbulos freqüentemente tem uma aparência & lsquofrayed & rsquo [1] [2].

(A) A concentração intracelular de tubulina encontrada na maioria das células (10-20 e microM) favorece a montagem dos microtúbulos na extremidade positiva. Esta extremidade pode parecer desgastada em filamentos de crescimento lento devido a menos interações laterais entre os protofilamentos e porque os dímeros de GDP-tubulina têm uma curva inerente. (B) Em altas concentrações de dímero de GTP-tubulina livre, a hidrólise é ultrapassada pela rápida montagem na extremidade positiva, formando assim uma tampa de GTP rígida. (C) A hidrólise combinada de GTP na extremidade positiva enfraquece as interações do dímero de tubulina e os protofilamentos se desmontam rapidamente.

Os microtúbulos são altamente dinâmicos e freqüentemente crescem e encolhem a uma taxa rápida, porém constante. Durante este fenômeno, conhecido como & lsquodinâmica instabilidade & rsquo, as subunidades da tubulina irão se associar e se dissociar da extremidade positiva do protofilamento [3]. Uma série de fatores regulam a dinâmica da formação de microtúbulos, no entanto, o principal determinante de se os microtúbulos crescem ou encolhem é a taxa de hidrólise do GTP, um fator que é intrínseco e essencial para a montagem do filamento [3]. Em seu estado estável, os microtúbulos são estruturas ocas e cilíndricas compostas predominantemente por protofilamentos de tubulina beta e ligados a GDP. Como os protofilamentos ligados ao GTP são retos, com múltiplos contatos laterais, a montagem na conformação cilíndrica final depende, portanto, da hidrólise do GTP. Sem isso, a montagem resultaria em uma rede tipo folha plana de protofilamentos de tubulina.

Embora a hiodrólise de GTP de & beta-tubulina seja, portanto, essencial na produção de filamentos, deve-se notar que a taxa de montagem muitas vezes ultrapassa a taxa de hidrólise.Quando isso ocorre, uma extremidade cega ou capa GTP é produzida, o que efetivamente restringe a curvatura dos protofilamentos [4]. Quando a hidrólise ocorre, a restrição é removida e os protofilamentos se tornam altamente instáveis ​​conforme a energia armazenada na rede é liberada. Isso resulta no encolhimento rápido do microtúbulo. Um microtúbulo típico irá flutuar a cada poucos minutos entre o crescimento e o encolhimento.


Função dos microtúbulos

Movimento Celular

Os microtúbulos dão a estruturas como cílios e flagelos sua estrutura. Cílios são pequenas protuberâncias de uma célula. Em humanos, eles são encontrados nas células que revestem a traqueia, onde evitam que materiais como muco e sujeira entrem nos pulmões. Eles também são encontrados nas trompas de falópio do sistema reprodutor feminino, onde ajudam a mover o óvulo que é liberado do ovário para o útero. Flagelos são apêndices em forma de cauda que permitem que as células se movam. Eles são encontrados em algumas bactérias, e os espermatozoides humanos também se movem por meio dos flagelos. Os microtúbulos também permitem que células inteiras "rastejem" ou migrem de um lugar para outro, contraindo-se em uma extremidade da célula e expandindo-se em outra.

Divisão celular

Três subgrupos de microtúbulos auxiliam no processo de mitose: microtúbulos astrais, polares e cinetocóricos. Os microtúbulos astrais se irradiam dos MTOCs de uma célula para a membrana celular, mantendo o fuso mitótico no lugar. Os microtúbulos polares se entrelaçam entre dois MTOCs e ajudam a separar os cromossomos. (Todos os microtúbulos são polares, estes são apenas especificamente chamados de microtúbulos polares.) Os microtúbulos Kinetochore se ligam aos cromossomos para ajudar a separá-los; os cromossomos são ligados aos microtúbulos por um complexo de proteínas chamado cinetocoro.

Transporte Celular

Como parte do citoesqueleto, os microtúbulos ajudam a mover organelas dentro do citoplasma de uma célula, que é todo o conteúdo da célula, exceto seu núcleo. Eles também ajudam várias áreas da célula a se comunicarem. No entanto, embora os microtúbulos ajudem os componentes da célula a se mover, eles também fornecem forma e estrutura à célula.


Uma nova classe de proteínas associadas a microtúbulos em plantas

Nas plantas, existem três arranjos de microtúbulos envolvidos na morfogênese celular que não têm equivalente nas células animais. Nos animais, os microtúbulos são decorados por outra classe de proteínas - as MAPS estruturais - que servem para estabilizar os microtúbulos e auxiliar na sua organização. Os membros desta classe mais bem estudados em plantas são as proteínas MAP-65, que podem ser purificadas junto com os microtúbulos da planta após vários ciclos de polimerização e despolimerização. Aqui, identificamos três DNAs complementares de MAP-65 semelhantes, representando uma pequena família de genes denominada NtMAP65-1, que codifica um novo conjunto de proteínas, denominadas coletivamente NtMAP65-1. Mostramos que a proteína NtMAP65-1 se localiza em áreas de microtúbulos sobrepostos, indicando que ela pode funcionar no comportamento de microtúbulos antiparalelos no fuso mitótico e no fragmoplasto citocinético.


Parte 2: Auto-organização de Fusos Meióticos

00: 00: 00.00 Bem-vindo de volta. Vou continuar esta discussão sobre auto-organização,
00: 00: 03.22, mas agora entre um pouco mais nos detalhes.
00: 00: 07.08 E eu. O que eu estava tentando fazer na última palestra era realmente
00: 00: 10.19 dar-lhe a minha ideia de onde as moléculas se tornam sistemas vivos.
00: 00: 16.00 Mas agora, vamos tentar e realmente conseguir. olhe um pouco mais
00: 00: 20,22 sobre como as moléculas reais fazem isso?
00: 00: 23,28 E vou usar este exemplo de fuso meiótico aqui.
00: 00: 27.19 Mais uma vez, aqui estão algumas linhas gerais e conceitos que não vou ler agora.
00: 00: 32.07 Os exemplos que vou usar estão todos no contexto da divisão celular,
00: 00: 38.01 e achei que seria bom começar com a primeira descrição da divisão celular
00: 00: 41,19 por Flemming em 1882 - mais de 100 anos atrás.
00: 00: 47.10 E ele olhou para células de salamandra fixas e coradas
00: 00: 50.16 e desenhei essas imagens absolutamente requintadas.
00: 00: 52.01 E você pode ver aqui, essas linhas aqui são o fuso mitótico,
00: 00: 57.13 e Flemming percebeu qual era a função do fuso,
00: 01: 01.06 que era para dividir os cromossomos em dois grupos.
00: 01: 03.20 Você pode vê-los aqui sendo divididos na anáfase
00: 01: 06.19 para que as duas células filhas obtenham números idênticos.
00: 01: 10.02 O que Flemming, é claro, não sabia
00: 01: 11.14 é por isso que é tão importante dividir os cromossomos em dois.
00: 01: 14.06 Agora sabemos que é onde está o DNA.
00: 01: 16.24 É importante que cada célula do nosso corpo obtenha uma cópia idêntica do genoma,
00: 01: 20.18 então o fuso mitótico tem que dividir com muita precisão os cromossomos em dois.
00: 01: 26.12 Aqui está uma visão um pouco mais atualizada disso.
00: 01: 31.10 Este é um filme de uma divisão de células de cultura de tecidos.
00: 01: 35.12 Os cromossomos são esses objetos escuros no meio,
00: 01: 38,12 e você pode ver aqui que eles estão alinhados no meio.
00: 01: 40.11 E neste filme, você os verá divididos em dois,
00: 01: 43.03 e as forças estão vindo do fuso mitótico.
00: 01: 46.08 Este é um filme que fiz - na verdade, em 1988 -
00: 01: 48.18 Eu mesmo tirei quando comprei meu primeiro microscópio no meu primeiro laboratório em San Francisco.
00: 01: 53,04 Gosto muito deste filme.
00: 01: 54,23 Acho que mostra o processo muito bem.
00: 01: 58.00 E então, depois dos cromossomos, esse pinçamento é chamado de citocinese.
00: 02: 02.11 É aí que a célula realmente se divide em duas.
00: 02: 05.02 Nesta imagem, sobrepus o contraste de fase.
00: 02: 08.19 Esta não é a mesma célula. Esta é uma imagem muito posterior, mas é o mesmo tipo de célula.
00: 02: 12,26 Você pode ver aqui os cromossomos manchados de vermelho,
00: 02: 15.05 e os microtúbulos que exercem força sobre os cromossomos
00: 02: 17,26 manchado de verde. Esta é uma imagem de Julie Canman e Ted Salmon.
00: 02: 20,18 Microtúbulos e DNA.
00: 02: 24,29 E um pouco mais de terminologia.
00: 02: 28.10 Vou usar a palavra pólo do fuso para este ponto,
00: 02: 30.25 onde o menos termina - os microtúbulos são polares -
00: 02: 34.13 todas as extremidades negativas se reúnem aqui no pólo do fuso.
00: 02: 37.15 E em alguns tipos de fusos, você tem um centrossoma aqui -
00: 02: 40,15 um local de nucleação.
00: 02: 42.06 E então, neste ponto aqui, as extremidades positivas de alguns dos microtúbulos
00: 02: 45,10 - um subconjunto, na verdade -
00: 02: 46.08 encontram os cromossomos em cinetocoros.
00: 02: 48,23 É aqui que grande parte da força é gerada para realmente mover os cromossomos.
00: 02: 52,22 Vou usar essas palavras.
00: 02: 56.06 Não vou abordar nesta palestra como os cromossomos são segregados.
00: 03: 00.18 como isso é tão preciso.
00: 03: 02.21 Esse é um assunto fascinante e muitas pessoas estão fazendo um belo trabalho nele.
00: 03: 06.09 Vou ficar mais na questão de como você auto-organiza essa forma
00: 03: 11.16 e como ele obtém suas propriedades semelhantes à vida.
00: 03: 14.00 O sistema que meu laboratório tem usado para fazer muito isso
00: 03: 20,23 são ovos aqui. Você pode ver um ovo de rã se dividindo,
00: 03: 24.00 e estes ovos de rã vêm do Xenopus laevis,
00: 03: 27.06 o sapo africano com garras,
00: 03: 30.19 que é um anfíbio que não parece se importar em crescer no laboratório.
00: 03: 34.03 Eles vivem anos no laboratório. Eles não estão feridos.
00: 03: 37.02 Eles botam ovos, e então nós os fazemos se recuperarem, e então eles colocam ovos novamente alguns meses depois.
00: 03: 42.18 E você pode ver que se divide lindamente.
00: 03: 45.08 Portanto, este é um sistema de que gosto muito para estudar a divisão celular.
00: 03: 49.22 E estudamos um tipo particular de fuso nestes ovos
00: 03: 56.14 que é na verdade o fuso da meiose II.
00: 03: 59.07 E, você pode ver nesta imagem aqui.
00: 04: 02.13 Este é um ovo de rã não fertilizado, esta grande esfera.
00: 04: 05.09 E o fuso da meiose é este minúsculo ponto lá em cima.
00: 04: 10.00 E eu gosto muito dessa imagem.
00: 04: 12,24 Eu tenho um enorme. Martin Wuhr, meu aluno que tirou esta imagem,
00: 04: 16.14 explodiu um desses para ter 4 pés de diâmetro,
00: 04: 19.02 e está pendurado fora do meu escritório.
00: 04: 20,23 É uma espécie de símbolo da minha vida.
00: 04: 22,28 Aqui está este mundo da célula, e eu passei muitos anos, talvez
00: 04: 26.21 estudando este ponto minúsculo aqui, no topo.
00: 04: 29,27 Mas, se você ampliar. oh, e deixe-me também enfatizar o tamanho aqui.
00: 04: 33.18 O ovo da rã - os ovos do Xenopus - tem 1,2 mm de diâmetro,
00: 04: 37.11 que realmente enfatiza o desafio de
00: 04: 42.02 organização real de um ovo tão grande.
00: 04: 44.27 Aqui está um zoom-in para o fuso meiótico, aqui.
00: 04: 49.11 Tem cerca de 30 mícrons de diâmetro. Você pode ver o DNA no meio.
00: 04: 52.25 E o trabalho deste pequeno fuso aqui
00: 04: 58.28 é para completar a meiose feminina.
00: 05: 01.02 Então, quando o óvulo é fertilizado, ele separa as duas cópias do genoma materno -
00: 05: 05.15 os divide em dois.
00: 05: 07.06 Uma cópia é jogada fora, e a outra cópia encontra o genoma paterno,
00: 05: 10.28 que entra. um esperma entraria em algo assim.
00: 05: 13.29 E o núcleo do esperma se move para o centro
00: 05: 16.16 e encontra a metade do genoma feminino.
00: 05: 19.26 Portanto, a função deste eixo é essencialmente jogar fora uma cópia
00: 05: 25.21 do genoma materno e manter o outro para torná-lo haplóide.
00: 05: 30.00 E, uma pequena revisão aqui:
00: 05: 34.05 Eu mostrei a vocês um fuso somático se dividindo - aquele fuso PTK2.
00: 05: 38,24 Esses fusos têm centrossomas aqui.
00: 05: 41.15 Mas, o fuso no qual vamos nos concentrar - esses fusos meióticos de ovo
00: 05: 44.22 são organizados de forma um pouco diferente.
00: 05: 46.00 Eles não têm centrossomas.
00: 05: 47.12 Às vezes são chamados de fusos anastrais,
00: 05: 50.07 e outros organismos fazem fusos dessa forma.
00: 05: 55.07 Por exemplo, plantas superiores não têm centrossomas,
00: 05: 57.17 e eles têm fusos que se parecem muito com esses fusos meióticos de ovo.
00: 06: 01.18 Agora, os ovos de Xenopus, embora eles se dividam
00: 06: 05.10 lindamente, eles são grandes e opacos, o que torna difícil a visualização
00: 06: 08.29 o que está acontecendo com um microscópio, e tenho certeza que é evidente para todos agora
00: 06: 12.28 que a coisa favorita no meu laboratório, minha coisa favorita a fazer
00: 06: 16.18 em biologia é observar as coisas através de um microscópio enquanto elas acontecem.
00: 06: 20.15 E acontece que podemos encontrar uma maneira de contornar este problema
00: 06: 23.25 de opacidade do ovo, preparando um extrato do ovo
00: 06: 30.02 e usando esse extrato para recapitular processos biológicos
00: 06: 34.07 em um tubo de ensaio ou sob uma lâmina de microscópio.
00: 06: 37.03 E, quando você faz um extrato, além de ser melhor para microscopia,
00: 06: 42.04 é ótimo para bioquímica.
00: 06: 43.24 Você pode adicionar e remover componentes e fazer muitos tipos de manipulações
00: 06: 48.03 que não são possíveis em um sistema vivo.
00: 06: 50.05 Portanto, este é um sistema experimental que me é muito caro.
00: 06: 55.01 A rã fêmea põe ovos - ela é injetada com hormônios - põe ovos
00: 06: 59,29 e quando isso é feito, ela volta para a colônia para se recuperar.
00: 07: 02.29 Nós recolhemos esses ovos. Nós os lavamos. Nós os embalamos em um tubo de centrífuga
00: 07: 06.09 para espremer toda a água do lago que iria diluí-los (ou o tampão com que os lavamos).
00: 07: 11.03 Então, aumentamos a centrifugação para 10.000xg.
00: 07: 14,26 Isso coloca muita força que esmaga os ovos
00: 07: 17.21 e também separa seu conteúdo interno aqui.
00: 07: 20,13 Então, a gema está embaixo. Há um pouco de gordura no topo.
00: 07: 23.17 E aqui está o tipo de parte líquida do ovo - o citoplasma -
00: 07: 28.18 e este é essencialmente não diluído. Este é um tipo de citoplasma 1x.
00: 07: 32.20 Este é um método desenvolvido por Andrew Murray quando ele estava no laboratório de Marc Kirschner
00: 07: 36.19 e, na verdade, meu primeiro aluno de doutorado, Ken Sawin,
00: 07: 40.11 implementou este sistema para estudar a montagem do fuso meiótico.
00: 07: 46.01 Este extrato, como eu disse, é realmente citoplasma.
00: 07: 50.26 Contém abundantes organelas, mitocôndrias, ER, etc.
00: 07: 55.06 Ele também contém glicogênio, uma fonte de energia, ribossomos para fazer proteínas.
00: 07: 59,22 realmente tudo na célula, exceto os núcleos.
00: 08: 03.03 É metabolicamente ativo. Na verdade, consome cerca de 1 mM de ATP por minuto,
00: 08: 08.26 que refaz.
00: 08: 10.17 E as mitocôndrias esgotam o oxigênio, o que acaba sendo muito bom para imagens de fluorescência
00: 08: 15.18 porque o oxigênio tende a branquear os fluorocromos.
00: 08: 20.29 E, finalmente, o estado do ciclo celular pode ser controlado com precisão,
00: 08: 24.15 que é essencial para esses experimentos.
00: 08: 26.26 Então, eu queria guiá-lo por um experimento de extrato muito típico.
00: 08: 31.10 E este é um tipo de experimento, espero fazer no final da tarde
00: 08: 35,13 em Woods Hole.
00: 08: 37,19 Então, a primeira coisa é preparar este extrato.
00: 08: 39.16 E em um dia normal, poderíamos, por exemplo, coletar os ovos antes do almoço,
00: 08: 45,26 e o ​​extrato estaria pronto após o almoço.
00: 08: 49,09 E você pode armazená-lo no gelo por até 8 horas.
00: 08: 51.17 Você pode congelar e descongelar, mas não funciona tão bem,
00: 08: 54.17 por isso preferimos sempre fazer do zero, se pudermos.
00: 08: 58.07 Se quiser, pode remover uma proteína de interesse com um anticorpo.
00: 09: 01.17 Quase sempre adicionamos proteínas fluorescentes para que possamos fazer imagens.
00: 09: 04.19 Muitos dos experimentos que mostrarei adicionam tubulina marcada com rodamina,
00: 09: 09,27 para que possamos ver os microtúbulos crescendo.
00: 09: 11.25 Normalmente adicionamos um núcleo, ou mostrarei alguns experimentos com DNA em contas
00: 09: 15,28 para acionar o conjunto do fuso.
00: 09: 18.03 Você pode adicionar um medicamento, um reagente inibitório, algo assim.
00: 09: 21,22 Então, normalmente, você pega alguns microlitros, coloca em uma lâmina,
00: 09: 26.14 coloque uma lamela em cima, sele com cera,
00: 09: 28.29 e, em seguida, imagem por microscopia de fluorescência ao vivo.
00: 09: 31,22 E então uma parte muito essencial, quando você começa um bom filme.
00: 09: 34,22 Mais tarde. Não no mesmo dia. Você tem o filme armazenado e faria uma análise quantitativa da imagem
00: 09: 40.03 para descobrir o que aconteceu e quantificar o que você perturbou
00: 09: 44,13 em comparação com o tipo selvagem.
00: 09: 46,05 E todo esse procedimento, daqui em diante,
00: 09: 49,24 leva menos de uma hora.
00: 09: 51.18 Uma das razões pelas quais adoro este sistema, é que pode ir ao extrato
00: 09: 54.07 à 1 hora da tarde com uma grande teoria,
00: 09: 57.21 e às 3 horas, você já refutou essa teoria,
00: 10: 00.23 e todos vocês estão desanimados. Você tenta mais algumas coisas,
00: 10: 02.24 e às 7 horas da noite, você tem uma nova teoria,
00: 10: 06.01 e você está trabalhando loucamente noite adentro para descobrir se está certo.
00: 10: 09.15 Então, tem um ritmo muito rápido,
00:10:12, 26 que eu simplesmente amo. Claro, você tem que
00: 10: 16.02 faça um monte de reagentes de antemão
00: 10: 18.10 para permitir que esses experimentos sejam tão rápidos.
00: 10: 21,23 E podemos recapitular pelo menos dois tipos de montagem de microtúbulos.
00: 10: 26.07 Na verdade, só vou falar hoje sobre esses fusos da meiose II.
00: 10: 29.18 Estamos recapitulando aquele minúsculo fuso que vivia no topo do ovo.
00: 10: 33,24 Vou te mostrar um filme. Também estamos trabalhando cada vez mais em microtúbulos ásteres,
00: 10: 39.10 que é uma nova direção para o meu grupo.
00: 10: 42.07 Eles são funcionais, esses fusos.
00: 10: 45.04 Vou mostrar a vocês um filme de um fuso realmente segregando cromossomos.
00: 10: 48.20 Os cromossomos não são mostrados aqui, mas em vermelho -
00: 10: 50.29 Espero que consiga ver que estes pontinhos vermelhos aqui são cinetocoros.
00: 10: 54.03 E para desencadear a anáfase, adicionamos um pouco de cálcio.
00: 10: 58.22 Quando o esperma entra no óvulo, ele cria um pulso de cálcio
00: 11: 01.25 que passa pelo citoplasma.
00: 11: 03.00 E é isso que desencadeia naturalmente a anáfase
00: 11: 05.10 de um fuso da meiose II.
00: 11: 07.19 E, você pode ver aqui, este filme vai repetir aqui.
00: 11: 11.18 Há alguns cinetocoros, estão sendo puxados e, finalmente, começam a se mover.
00: 11: 15.05 Vou deixar repetir mais uma vez.
00: 11: 17.13 Então, este é o fuso meiótico fazendo
00: 11: 19.05 seu trabalho, e não dentro de um ovo vivo agora,
00: 11: 21,28 mas entre um slide e uma lamela.
00: 11: 23.26 E essa foi tirada por um bom amigo, Paul Maddox,
00: 11: 26.21 que era um verdadeiro gênio com o microscópio de disco giratório.
00: 11: 30.06 Então, os tipos de perguntas que temos feito, nós e outras pessoas que estudam o sistema,
00: 11: 35.21 Quais sinais acionam a montagem do fuso?
00: 11: 37.21 Estou fascinado em como os microtúbulos se comportam nos fusos.
00: 11: 40.22 Você pode ver pela parte introdutória, eu sou um estudante de dinâmica de microtúbulos.
00: 11: 45.25 E então, como os fusos são organizados espacialmente?
00: 11: 49.04 E vou abordá-los brevemente e dar-lhe algumas referências
00: 11: 53.14 se você quiser se aprofundar nisso.
00: 11: 55.09 Então, primeiro, o que aciona a montagem do fuso?
00: 11: 58.12 Esta questão de o que regula a montagem do fuso pode ser resolvida
00: 12: 02.19 em uma questão de tempo - o que é acionado quando o fuso ocorre -
00: 12: 06.14 e, em seguida, uma questão de espaço - onde ocorre.
00: 12: 09.17 E nada disso é trabalho do meu laboratório.
00: 12: 13,03 A questão do tempo. Para acionar a montagem do fuso, o citoplasma deve entrar
00: 12: 16.28 um estado mitótico, e isso ocorre pela ativação de Cdk1
00: 12: 20,21 quinase (a Cdc2.CyclinB quinase).
00: 12: 23.20 Essa é a quinase mestre que ativa todas as mitose.
00: 12: 26,27 Isso é tudo material de livro didático.
00: 12: 28.20 E é manipulando esse sistema que controlamos
00: 12: 33.22 se o extrato está em interfase ou mitose.
00: 12: 36.04 A questão do espaço é realmente por que você consegue
00: 12: 39.08 um fuso meiótico bem aqui no ovo
00: 12: 42,11 e não em outro lugar?
00: 12: 43.22 Por que exatamente em um lugar? E este é o exato
00: 12: 45,24 pólo norte do ovo que há montagem do fuso.
00: 12: 48.23 O que há de especial naquele lugar que faz a forma do fuso
00: 12: 52.15 lá e em nenhum outro lugar?
00: 12: 55.17 E o que há de especial naquele lugar
00: 12: 59,27 é onde está o DNA - o genoma materno.
00: 13: 03.08 É onde estão os cromossomos condensados ​​do genoma materno.
00: 13: 07.16 E, o que pensamos agora é que o fuso se forma em torno do DNA.
00: 13: 12.26 E esta foi realmente a descoberta e parte do trabalho de vida de um grande amigo meu, Eric Karsenti.
00: 13: 18.19 Aqui estão algumas referências clássicas.
00: 13: 22.00 Ele costumava, na verdade, quando eu era um estudante de graduação, ele estava no laboratório de Marc Kirschner,
00: 13: 26.09 e ele estava injetando DNA em ovos e observando o que acontecia.
00: 13: 29.14 E ele notou, se você injetasse DNA, fusos se formariam em torno deles ectopicamente.
00: 13: 34.10 E ele hipotetizou desde 1984 que o DNA emitia algum sinal aqui,
00: 13: 38.29 que ele imaginou ser uma espécie de gradiente - alto no DNA
00: 13: 42.24 e diminuindo em outro lugar - isso faria com que a montagem do fuso acontecesse
00: 13: 47.17 ali mesmo no topo do ovo
00: 13: 49.00 e em nenhum outro lugar.
00: 13: 51.00 E, por muitos anos, a natureza desse sinal foi completamente misteriosa,
00: 13: 56.28 mas agora sabemos em termos moleculares de pelo menos dois sinais.
00: 14: 01.02 E, houve um belo experimento para provar isso, que o DNA é o gatilho,
00: 14: 06.25 feito por Rebecca Heald quando ela era um pós-doutorado no laboratório de Eric Karsenti.
00: 14: 10.15 Ela pegou uma sequência de DNA completamente aleatória de um bacteriófago,
00: 14: 15.02 acoplado a contas de plástico, usando contas magnéticas, pois são convenientes de manipular,
00: 14: 19.15 colocá-los no extrato e descobriu que eles acionaram
00: 14: 22.19 polimerização de microtúbulos e montagem do fuso.
00: 14: 25.01 E há um dos seus fusos novamente.
00: 14: 27.25 Portanto, é realmente apenas uma prova clássica do conceito de Karsenti
00: 14: 31.26 que o DNA é o gatilho espacial.
00: 14: 33.28 Vou mostrar um filme disso, feito aqui no Wood's Hole por Aaron Groen e Tom Maresca
00: 14: 41,07 no sistema de extração de ovo. Esta é a barra de escala aqui.
00: 14: 46.25 Espero que você possa ver aqui, este amontoado de círculos são as contas de DNA.
00: 14: 50.23 E você pode ver os microtúbulos se formarem primeiro de forma bastante aleatória ao redor das contas
00: 14: 54.24 e gradualmente se organizam - são horas e segundos passando aqui -
00: 14: 59,22 nesta estrutura bipolar característica.
00: 15: 02.16 Agora, este tipo de fuso não pode realmente separar as contas,
00: 15: 06.02 Você sabe, ao contrário dos cromossomos, você não pode dividi-los em dois e separá-los.
00: 15: 09.05 Mas, acreditamos que o processo de montagem real usa todos os mesmos fatores e é
00: 15: 13,17 de muitas maneiras semelhantes.
00: 15: 16.13 E assim a nossa imagem de auto-organização dos fusos meióticos é
00: 15: 21.29 que você começa com o DNA, montado em cromossomos. Chamamos isso de cromatina.
00: 15: 26.02 Isso desencadeia a nucleação de microtúbulos perto do DNA.
00: 15: 29.14 Os microtúbulos são então separados e agrupados,
00: 15: 32.08 e as proteínas motoras são importantes para isso. Eu irei para isso em um momento.
00: 15: 36.22 Mas também é muito importante, voltando aos temas da minha introdução,
00: 15: 42.07 não pensar nisso apenas como um caminho linear,
00: 15: 44.25 porque uma vez que você tem este fuso, a montagem não está terminada,
00: 15: 47.21 esta estrutura está continuamente se reconstruindo.
00: 15: 50.07 Então, o tempo todo, esse mesmo processo está acontecendo, então ele está se construindo continuamente.
00: 15: 55,22 Isso é estado estacionário.
00: 15: 57.15 O DNA está enviando algum tipo de sinal. Qual é a natureza desse sinal?
00: 16: 02.29 E acho que Eric, no início, sentiu que provavelmente seria o que poderíamos chamar de sistema de difusão de reação.
00: 16: 09.10 Isso é algo onde uma fonte local, presa ao DNA ou à cromatina,
00: 16: 13.25 cria alguma molécula instável que pode se espalhar.
00: 16: 18.04 Essa molécula é instável porque é quebrada, aqui por uma segunda enzima.
00: 16: 22.24 E, se você tiver um sistema de reação-difusão como esse,
00: 16: 26.17 vai dar origem a um gradiente espacial de concentração
00: 16: 30,11 do sinal. E aqueles de vocês que têm inclinações matemáticas podem descobrir
00: 16: 33.28 qual é a forma desta curva - que função matemática seria
00: 16: 37.18 para uma fonte pontual.
00: 16: 40.04 Aqui, basta que o sinal esteja alto no DNA e depois diminua
00: 16: 44.15 devido a uma combinação de produção, difusão e quebra.
00: 16: 50.09 E este conceito é realmente muito semelhante ao conceito do morfogênio
00: 16: 54.11 na biologia do desenvolvimento - uma molécula que se difunde para padronizar um embrião.
00: 16: 59.11 A diferença aqui é que, em vez de difundir entre as células,
00: 17: 02.03 está se difundindo dentro de uma célula.
00: 17: 04.12 E eu acho que os morfógenos do fuso, se você quiser usar esse termo,
00: 17: 09.24 a difusão para longe do DNA é um dos melhores exemplos que temos
00: 17: 12.16 de um sistema de reação-difusão operando dentro de uma célula viva.
00: 17: 17.05 Então, não vou entrar em toda a história disso.
00: 17: 21.21 Na verdade, agora sabemos de dois sinais emitidos pelo DNA.
00: 17: 24.18 Um é uma pequena GTPase, Ran, na forma GTP,
00: 17: 29.07 e outra é a fosforilação de proteínas. O sinal Ran é criado por
00: 17: 34.09 Ran GEF e, em seguida, dividido localmente no cromossomo,
00: 17: 38,06 e, em seguida, um GAP. este [o GEF] é um fator de troca GTP.
00: 17: 40.09 Este [o GAP] é uma proteína ativadora de GTPase.
00: 17: 43.06 O gradiente de fosforilação é gerado pela Aurora B quinase
00: 17: 46.16 e, em seguida, em oposição global por fosfatases.
00: 17: 49.19 Há uma crítica para quem deseja saber mais sobre isso.
00: 17: 53.19 Hoje só vou falar sobre o gradiente de Ran.
00: 17: 57,09 Desculpe, este. Mas este gradiente de fosforilação também é muito importante.
00: 18: 02.09 Estou tentando mantê-lo o mais simples possível aqui.
00: 18: 04.16 Aqui está um desenho do sistema Ran. O fator de troca GTP
00: 18: 12,03 está localizado no DNA. Ran-GDP - essa é a forma inativa desta pequena GTPase -
00: 18: 18.10 é então ativado cataliticamente (troca de GTPase) por Rcc1.
00: 18: 23.24 Este [Ran-GTP] é o fator ativo que aciona a montagem do fuso.
00: 18: 26.20 Em seguida, o Ran-GTP é convertido de volta em Ran-GDP por uma proteína ativadora de GTPase
00: 18: 32.00 isso é global.
00: 18: 34.07 E isso foi descoberto por um monte de gente. Eu coloquei alguns nomes lá.
00: 18: 37.18 Meu laboratório não era um deles. Eu acho que isso é uma biologia absolutamente fabulosa.
00: 18: 42.12 Mais uma informação. Este é exatamente o mesmo sistema que alimenta a importação de energia nuclear
00: 18: 50.09 durante a interfase. Então, este é o sistema que alimenta o transporte dependente de NLS
00: 18: 54.24 através dos poros nucleares, embora eu não vá falar sobre isso hoje.
00: 18: 58.19 E o que Ran faz - Ran-GTP. Existem moléculas de montagem de fuso importantes
00: 19: 05.22 (aqui está um, chamado TPX2) que são sequestrados.
00: 19: 09.03 Eles são sequestrados pela ligação a uma molécula chamada importina,
00: 19: 12.17 que é um heterodímero alfa-beta.
00: 19: 16.16 Então, TPX está inativo aqui, porque está sequestrado.
00: 19: 19.17 Ran-GTP liga-se ao importin-beta e dissocia este complexo em três partes.
00: 19: 24.12 Agora, o TPX está livre para fazer o seu trabalho, que é organizar os fusos.
00: 19: 30.06 TPX2 é na verdade uma das proteínas em que Eric Karsenti trabalhou e meu laboratório trabalha.
00: 19: 34.00 Na verdade, não sabemos exatamente como funciona.
00: 19: 36.21 Sabemos que é um fator chave na montagem do fuso.
00: 19: 39.12 Então, esta é a bioquímica.
00: 19: 42.19 E, uma pergunta que acho que você gostaria de fazer naturalmente é,
00: 19: 49.04 Ok, estou afirmando que há um gradiente espacial acionando essa auto-organização
00: 19: 53,23 Mostrei-lhes as contas de DNA, mas podemos realmente ver esse gradiente espacial?
00: 19: 57.25 Podemos visualizá-lo?
00: 19: 59.01 Isso é muito difícil de fazer, porque, por exemplo, se você fixou uma célula para imunofluorescência,
00: 20: 04.06 são moléculas supostamente solúveis,
00: 20: 07.16 provavelmente todos se moveriam durante o seu processamento.
00: 20: 10.15 E então este é um desafio muito difícil.
00: 20: 13,22 E este desafio foi resolvido por Rebecca Heald e Karsten Weiss.
00: 20: 16.28 Heald foi o aluno de Karsenti que fez aquele experimento com o DNA.
00: 20: 21.19 Eles construíram um elegante biossensor FRET. Esta é a transferência de ressonância de fluorescência.
00: 20: 29.20 E este é um tipo de biossensor que as pessoas estão usando
00: 20: 32.29 para muitas aplicações em biologia celular hoje em dia,
00: 20: 35.28 que nos permitirá ver as mudanças no estado químico do citoplasma com um microscópio.
00: 20: 42.05 E a maneira como isso funciona é que há um domínio de ligação a Ran, mostrado aqui em verde.
00: 20: 47,26 Isso é mais fácil de ver aqui.
00: 20: 49.15 Fundido em seu terminal N ou C (não tenho certeza qual é qual,
00: 20: 52,28 Coloquei a referência aqui se as pessoas estiverem interessadas)
00: 20: 55.17 para CFP e YFP.
00: 20: 59.11 E quando esta molécula está sozinha,
00: 21: 01.07 CFP e YFP estão próximos o suficiente para obter FRET eficiente -
00: 21: 04.13 transferência de energia de ressonância de fluorescência - do CFP para o YFP.
00: 21: 09,03 Então, o sinal FRET está alto.
00: 21: 10,22 Isso se Ran estiver na forma do PIB.
00: 21: 13.06 Se Ran estiver na forma GTP, ele se liga ao domínio de ligação a Ran,
00: 21: 16.11 meio que separa as duas metades desta molécula no espaço, e o sinal FRET desce.
00: 21: 22.00 E esta é uma das duas sondas diferentes que Heald e Weiss desenvolveram.
00: 21: 26.18 E aqui está o sensor deles fazendo seu trabalho.
00: 21: 31.06 Então, é um experimento de imagem ao vivo multicolorido.
00: 21: 33.06 Aqui, estamos vendo os microtúbulos com tubulina fluorescente.
00: 21: 37.09 Aqui, estamos vendo o sinal YFP da sonda.
00: 21: 41.08 Aqui, o sinal CFP, e aqui o sinal FRET.
00: 21: 44.11 E esta cor aqui, indica que este é um valor baixo de FRET.
00: 21: 48,04 Se voltarmos, o valor baixo. Esse é o valor alto, esse é o valor baixo.
00: 21: 52.14 É onde está o Ran-GTP, onde o FRET está desligado.
00: 21: 55.14 E então, você pode ver aqui, este valor baixo no gradiente
00: 21: 58,27 indica que há uma alta concentração de Ran-GTP aqui.
00: 22: 02.01 Então, aqui estamos realmente visualizando, ao vivo no extrato,
00: 22: 06.26 este gradiente de reação-difusão de Ran-GTP,
00: 22: 11.19 que eu acho que é uma coisa realmente notável de se ver.
00: 22: 14.10 Como mencionei anteriormente, acho que este é um dos melhores exemplos
00: 22: 16,27 de um gradiente de reação-difusão nas células.
00: 22: 19,26 Há muitas perguntas sobre isso.
00: 22: 22.06 Uma coisa que você notará é que a forma do espaço no extrato que tem Ran-GTP alto
00: 22: 27,28 a concentração não tem a mesma forma dos microtúbulos.
00: 22: 33,03 Então, mesmo, embora acreditemos que esta área de Ran-GTP alta
00: 22: 36.03 aqui está desencadeando a montagem dos microtúbulos,
00: 22: 38.24 pensamos que não pode estar ditando a forma exata dos microtúbulos
00: 22: 44.07 ou, por exemplo, o comprimento exato do fuso.
00: 22: 47.01 E como esses são organizados, eu acho, vai sair mais do
00: 22: 51.11 os próprios microtúbulos e as proteínas motoras, das quais falarei um pouco.
00: 22: 56.05 Como os microtúbulos se comportam no fuso?
00: 22: 59.13 Então, o segundo tópico que quero abordar.
00: 23: 02.11 Então, eu falei na introdução sobre como o fuso está continuamente se reconstruindo -
00: 23: 05.28 trocando subunidades com o citoplasma.
00: 23: 09.01 Já sabemos disso há muito tempo.
00: 23: 10,23 Mas, qual é a natureza dessa reconstrução contínua?
00: 23: 13.14 Só para dar uma ideia dos microtúbulos aqui,
00: 23: 16.23 esta é uma micrografia eletrônica do fuso.
00: 23: 19.19 E aqui está uma representação de desenho animado.
00: 23: 22.06 Uma das coisas que quero salientar é que nestes fusos de extrato de ovo,
00: 23: 25.15 a grande maioria dos microtúbulos são deste tipo aqui que não
00: 23: 29.04 ligam-se aos cinetocoros e apenas cerca de 5% das moléculas ligam-se aos cromossomas.
00: 23: 35.16 Quando estou falando sobre o comportamento dos microtúbulos,
00: 23: 37.18 usando o tipo de medidas em massa que vou mostrar,
00: 23: 39.27 Estou falando sobre esses chamados microtúbulos não cinetocóricos.
00: 23: 43.16 Esses são os microtúbulos que dão ao fuso seu tamanho e forma.
00: 23: 48.02 Eles não são os microtúbulos que realmente segregam os cromossomos,
00: 23: 51.15 mas eles são os microtúbulos mais relevantes para falar sobre o problema de auto-organização.
00: 23: 57.18 Então, uma coisa que sabemos é que os microtúbulos viram muito rapidamente, como sugeri
00: 24: 03.13 no desenho.
00: 24: 06.07 Um experimento clássico que foi feito quando eu ainda era um estudante de doutorado
00: 24: 10.29 por Ted Salmon, Dick McIntosh e colegas de trabalho
00: 24: 14.27 é um experimento de recuperação de fotodegradação de fluorescência.
00: 24: 18.00 Estamos em 1984, então isso foi feito com uma câmera de vídeo, não uma câmera digital moderna,
00: 24: 24.20 por isso parece um pouco confuso.
00: 24: 26.13 Mas, a ideia neste experimento é que você tem um fuso contendo tubulina fluorescente.
00: 24: 31.14 Esta é uma tubulina microinjetada marcada com fluoresceína.
00: 24: 33.19 Um laser foi usado para branquear metade do fuso.
00: 24: 36.26 E a chave para este experimento é que você não está realmente danificando o fuso,
00: 24: 40.04 você está apenas desligando a fluorescência.
00: 24: 41,18 E então, alguns segundos depois, você pode ver a recuperação aqui.
00: 24: 45.17 E você pode traçar uma curva de recuperação.
00: 24: 48.20 E, na verdade, o intervalo de recuperação é de cerca de 19 segundos.
00: 24: 51.01 Então, Salmon e McIntosh inferiram que as subunidades estão trocando suficientemente
00: 24: 55.19 rapidamente que, em 19 segundos, metade dos microtúbulos no fuso foram virados
00: 25: 02.10 e atualizado. Portanto, embora o fuso possa durar horas,
00: 25: 05.04 as subunidades dentro dele persistem apenas para
00: 25: 08,07 dezenas de segundos dentro do fuso.
00: 25: 11.05 E isso realmente é muito característico do fuso
00: 25: 14.05 e importante para as propriedades sobre as quais falei no material introdutório.
00: 25: 19.00 Vou mostrar agora. há muitos. Passei muito tempo -
00: 25: 22.24 eu e meus colegas de trabalho - estudando o comportamento dos microtúbulos e fusos.
00: 25: 26.07 Vou mostrar a vocês um experimento recente feito por Dan Needleman e Aaron Groen,
00: 25: 30.14, que é uma imagem de uma única molécula.
00: 25: 32.17 Portanto, a imagem percorreu um longo caminho desde aquele artigo de 1984.
00: 25: 35.25 Agora, aqui, usando um confocal de disco giratório
00: 25: 39.09 e uma câmera muito sensível, podemos ver esses pontos aqui.
00: 25: 42.21 Estas são moléculas únicas de tubulina.
00: 25: 46.00 E o que fizemos aqui é que atingimos uma concentração muito baixa
00: 25: 50.20 de tubulina fluorescente no fuso, de modo que apenas 1 em cada 200.000
00: 25: 55.19 é aproximadamente fluorescente.
00: 25: 57.20 Isso significa que um único microtúbulo, em média, terá apenas 1 ponto fluorescente.
00: 26: 02.18 E, se eu der um passo para trás e reproduzir o filme,
00: 26: 07.10 Espero que você possa ver aqui esses pontos.
00: 26: 09.21 Normalmente, os nossos olhos são mais atraídos pelo facto de estas manchas se moverem.
00: 26: 15.20 Eles estão todos escorregando, se você olhar com atenção. Os da metade sul estão deslizando para o sul,
00: 26: 21.02 e os da metade norte estão deslizando para o norte.
00: 26: 23.17 Mas, se você olhar cuidadosamente para cada ponto e tentar segui-lo,
00: 26: 27.14 você perceberá que ele desaparecerá ou um novo aparecerá.
00: 26: 30.14 E, a nossa interpretação desse filme é mostrada aqui.
00: 26: 36.19 Então, quando uma molécula de tubulina está apenas se difundindo em solução.
00: 26: 41.17 Nas células, aproximadamente metade da tubulina normalmente em uma célula somática
00: 26: 47,22 é solúvel e cerca de metade está em polímero.
00: 26: 50.10 Aqui no extrato, a grande maioria é solúvel.
00: 26: 53.09 Uma molécula de tubulina solúvel está se difundindo muito rapidamente.
00: 26: 57.18 Demora cerca de 500 milissegundos para adquirir uma imagem na câmera.
00: 27: 02.16 Nesse tempo, a molécula solúvel apenas se difundirá e ficará borrada.
00: 27: 06.06 Se essa molécula for capturada por um microtúbulo em crescimento,
00: 27: 11.02 agora se move muito mais devagar e agora podemos imaginá-lo.
00: 27: 13.01 Podemos imaginá-lo enquanto estiver no microtúbulo.
00: 27: 17.13 Quando o microtúbulo se despolimeriza novamente, ele volta a ser solúvel.
00: 27: 20.04 Então, podemos. Eu acabei de mostrar esse ponto aqui.
00: 27: 24.15 Podemos realmente medir a vida útil no polímero de uma única molécula de tubulina
00: 27: 29.18 ao ver por quanto tempo podemos rastreá-lo.
00: 27: 31.08 E então, se você observar o movimento do local -
00: 27: 33.16 Eu mostrei aqui movendo-se em minha direção -
00: 27: 36.13 também podemos rastrear todo o deslizamento do microtúbulo.É uma espécie de marca fiducial, se você quiser
00: 27: 41,10 para o deslizamento dos microtúbulos.
00: 27: 43.24 É mais fácil ver o volume de negócios - os pontos únicos indo e vindo -
00: 27: 49,09 se você bloquear o deslizamento.
00: 27: 50.17 Neste experimento, o deslizamento foi bloqueado com uma droga que congela a cinesina-5,
00: 27: 55.18 um motor no fuso que vou falar.
00: 27: 58.10 Agora, as manchas não estão deslizando, dá para vê-las quase brilhando.
00: 28: 01.14 O que é esse cintilar, é que cada ponto vem, persiste por alguns segundos,
00: 28: 06.11 e desaparece novamente. E este experimento também mostra que você pode desacoplar o deslizamento
00: 28: 11,05 da dinâmica de polimerização.
00: 28: 13.21 E esses pontos são suficientemente brilhantes e bem separados
00: 28: 19.26 que eles podem ser rastreados por software automático.
00: 28: 22.18 Este é o trabalho de Dan Needleman, usando software retirado de laboratórios de física
00: 28: 26.24 que estudam partículas em movimento.
00: 28: 28.29 Você pode ver aqui, trajetórias - são linhas verticais.
00: 28: 33.15 Este é um fuso de controle, este é um daqueles fusos congelados de drogas.
00: 28: 36,22 Então, está tudo congelado aí.
00: 28: 38.13 E, usando esse tipo de software, você pode quantificar
00: 28: 42.11 tanto o deslizamento quanto o tempo que cada ponto persiste,
00: 28: 46.29 que é a vida útil desse ponto no polímero.
00: 28: 51.08 E, aqui está um enredo para a vida toda.
00: 28: 53.16 Então, veja por quanto tempo o local pode ser imaginado,
00: 28: 56.13 versus a fração de spots, e há cerca de 16.000 spots individuais
00: 29: 00.21 que entrou neste gráfico aqui.
00: 29: 03.12 E, os pontos azuis são os dados aqui. A linha vermelha aqui é um ajuste aqui para uma curva teórica.
00: 29: 12,16 t para -3/2 [vezes] e para -t sobre tau.
00: 29: 16.11 Há 1 parâmetro ajustável - este parâmetro tau.
00: 29: 20.18 E então a vida média aqui é de 16 segundos, então o ponto médio desta distribuição.
00: 29: 26.20 Alguns pontos aqui: estes 16 segundos aqui são, espero que reconheçam,
00: 29: 31.10 notavelmente semelhante ao número clássico de Salmon e McIntosh em ouriços do mar.
00: 29: 36.10 Então, esta taxa de rotatividade com este método moderno mais sofisticado
00: 29: 40.00 realmente confirma aproximadamente o valor antigo.
00: 29: 42,29 Esta equação aqui. Devo dizer que esta é a equação mais complicada
00: 29: 47.20 Já encontrei no meu próprio trabalho.
00: 29: 49.19 Levei muito tempo para entender isso.
00: 29: 51,07 O que esta equação realmente é, se eu voltar,
00: 29: 53,27 para este slide aqui. Este é o primeiro tempo de passagem para um passeio aleatório unidimensional.
00: 30: 01.07 É o tempo esperado se a ponta do microtúbulo estiver fazendo um passeio aleatório
00: 30: 05,28 na posição. O primeiro tempo de passagem está vindo da mancha vermelha de volta para a mancha vermelha.
00: 30: 12.04 Então, esta é exatamente a curva aqui que você esperaria se o + terminasse
00: 30: 19.06 dos microtúbulos estão fazendo um passeio aleatório.
00: 30: 20,27 E esse processo de instabilidade dinâmica - essas grandes flutuações de comprimento -
00: 30: 23.29 que acreditamos ser uma forma de passeio aleatório.
00: 30: 25.26 Portanto, esta é uma correspondência satisfatória com a teoria para o que, para mim, é uma equação bastante complicada.
00: 30: 34.18 Eu diria que não é tão simples.
00: 30: 37.22 E se as pessoas estão mais interessadas na quantificação, tivemos muitas discussões com os revisores
00: 30: 43.18 do artigo sobre como interpretar precisamente isso,
00: 30: 46.28 e eu recomendaria às pessoas o artigo de Dan Needleman
00: 30: 49,19 no MBC em 2010, se eles estiverem interessados ​​nisso.
00: 30: 55.29 Então, resumindo muito trabalho desse tipo,
00: 30: 58.26 a imagem do fuso que emerge está aqui, onde o amarelo
00: 31: 02.11 as barras são algum tipo de estrutura de nucleação, o verde é o microtúbulo,
00: 31: 06.15 e as setas brancas são o movimento deslizante.
00: 31: 08.18 Assim, os microtúbulos são nucleados em todo o fuso,
00: 31: 11.13 suas extremidades positivas aumentam e diminuem devido à instabilidade dinâmica, que tem um caráter semelhante a um passeio aleatório.
00: 31: 16.17 Em média, eles vivem 16 segundos,
00: 31: 19,17 e crescem até cerca de 5 mícrons de comprimento.
00: 31: 21.23 E então eles deslizam para os pólos, principalmente, a taxas variáveis.
00: 31: 26,24 Então, há esse fenômeno de deslizamento.
00: 31: 29.03 Então, os microtúbulos são um pouco mais curtos, em média
00: 31: 32.09 do que o próprio fuso, e eles estão todos deslizando.
00: 31: 35.10 Então, isso, eu acho que corresponde agora a essa foto que dei na introdução
00: 31: 40,26 do fuso renovando-se continuamente,
00: 31: 44.02 e mostra-nos como os microtúbulos estão se comportando.
00: 31: 46.19 Isso leva, é claro, a muitas outras perguntas.
00: 31: 48.25 Uma questão que nos interessa muito é como esses microtúbulos curtos estão organizados?
00: 31: 52,10 Por que eles estão todos deslizando? E eu vou te dar uma resposta para isso.
00: 31: 56.13 E então como eles são nucleados?
00: 31: 57.28 E o que são essas caixas amarelas aqui que estão iniciando os microtúbulos?
00: 32: 02.26 Esse é um problema não resolvido no qual nós e outros estamos trabalhando no momento.
00: 32: 06.17 Para a organização do deslizamento, sabemos que há um papel muito importante
00: 32: 12.09 para proteínas motoras - proteínas motoras ATPase, que apresentarei
00: 32: 15.10 um pouco mais em um segundo.
00: 32: 17.02 Sabemos disso principalmente por meio de experimentos de inibição ou depleção.
00: 32: 20.04 Aqui está uma série de experimentos de inibição que foram feitos aqui em Woods Hole em 2000.
00: 32: 24.09 Aqui estão alguns fusos de controle por microscopia de polarização.
00: 32: 27.17 Aqui, inibimos o motor dirigido pelo lado negativo, a dineína citoplasmática.
00: 32: 31.16 E espero que você possa ver que os pólos, em vez de estarem focados como nos controles,
00: 32: 35.16 estão todos meio espalhados.
00: 32: 37.06 Está muito claro, espero, naquele.
00: 32: 39.14 Aqui, inibimos uma cinesina direcionada para o lado positivo, sobre a qual falarei em um segundo,
00: 32: 43.00 chamado Eg5 ou cinesina-5.
00: 32: 45.00 Agora, os pólos estão colapsados.
00: 32: 47.12 Esta forma aqui é uma matriz radial de microtúbulos ou áster.
00: 32: 51.07 Fascinantemente, e na verdade não entendemos isso totalmente,
00: 32: 54.11 se você inibir os dois motores, a estrutura se conserta sozinha.
00: 32: 58.18 Parece um pouco com controle, embora sejam muito mais frágeis.
00: 33: 01.03 Eles se desfazem com mais facilidade, especialmente se você cutucá-los.
00: 33: 04.09 E esse tipo de experimento nos deu uma imagem do fuso como esta,
00: 33: 09.22 onde os motores direcionados para o lado negativo ajudam a agrupar os pólos.
00: 33: 12,28 Então, se você se livrar deles, o mastro se espalha.
00: 33: 15.01 E os motores direcionados pelo lado positivo estão ajudando a manter o fuso bipolar.
00: 33: 19.13 Gastamos muito tempo no motor direcionado pelo lado positivo neste problema, kinesin-5.
00: 33: 25.18 É uma cinesina tetramérica direcionada à extremidade positiva,
00: 33: 28.05 e homólogos deste motor são necessários para a montagem do fuso na maioria dos eucariotos,
00: 33: 33.00 descendo até o fermento e subindo até as plantas.
00: 33: 35.21 Estou desenhando assim.
00: 33: 37.07 Estes são os quatro domínios motores, e há duas bobinas enroladas
00: 33: 40.23 que interagem entre si de forma antiparalela.
00: 33: 43.19 Aqui está um cartoon.
00: 33: 46.17 Aqui está um filme de cinesina caminhando ao longo de microtúbulos do meu colega Ron Vale e seu laboratório,
00: 33: 53.07 com base em estruturas de microscopia de cristal e eletrônica.
00: 33: 56.12 Este é desenhado para cinesina convencional,
00: 33: 59,12, mas se você imaginar que isso é uma extremidade do Eg5
00: 34: 01.22 e então a outra extremidade sendo aqui,
00: 34: 04.07 e as duas extremidades são iguais, então, é claro, é atraente criar hipóteses
00: 34: 08.16 que interagem com dois microtúbulos diferentes
00: 34: 11,14 e ponte cruzada. E essa ideia foi proposta pela primeira vez por Jon Scholey,
00: 34: 14,28 há um bom tempo -
00: 34: 16.14 um colega de campo.
00: 34: 20.09 E, uma razão pela qual fomos capazes de trabalhar com kinesin-5 em nosso sistema de fuso com bastante facilidade
00: 34: 24.23 é que temos alguns inibidores de pequenas moléculas - drogas.
00: 34: 26.28 E essas drogas se ligam. este é o bolso de ligação de ATP
00: 34: 32,17 na cabeça de cinesina-5.
00: 34: 35.08 Este é um belo bolso para prender drogas.
00: 34: 37.18 A primeira droga que realmente encontramos que cabe naquele bolso
00: 34: 41.07 é um medicamento chamado monastrol,
00: 34: 42.22 que encontramos por triagem química em 1999.
00: 34: 47.00 Desde então, inibidores muito mais potentes e específicos foram desenvolvidos
00: 34: 51.02 por grupos da indústria na esperança de serem úteis para o tratamento de pacientes com câncer.
00: 34: 58.04 Essa é uma história completa.
00: 35: 00.08 Nossos inibidores de cinesina-5 ainda não tiveram sucesso no tratamento do câncer,
00: 35: 03.24 e por que isso é, eu acho, é uma história interessante que não vou falar hoje.
00: 35: 08.03 Essas classes de drogas prendem o motor em um estado de fraca afinidade com o microtúbulo
00: 35: 13.12 então é como remover o motor.
00: 35: 15.05 E podemos fazer o tipo de experimentos mostrado aqui.
00: 35: 17.28 Aqui está um fuso de controle onde este tipo de manchas aqui
00: 35: 21,19 são. você pode ver o deslizamento do microtúbulo.
00: 35: 24.04 Aqui está o mesmo tipo de fuso tratado com um inibidor de cinesina-5.
00: 35: 26.17 E se eu der um passo para trás, espero que você possa ver os microtúbulos estão se separando continuamente neste,
00: 35: 31,27 enquanto aqui, eles são estáticos.
00: 35: 34.19 E, desse tipo de filme, a imagem que obtemos é esta,
00: 35: 40.14 muito semelhante à hipótese original de Jon Scholey.
00: 35: 42,24 A cinesina-5 está fazendo uma ponte entre dois microtúbulos antiparalelos aqui.
00: 35: 47.00 Esta extremidade está caminhando em direção às extremidades positivas,
00: 35: 49.27 essa extremidade está caminhando em direção às extremidades positivas.
00: 35: 51.21 Isso está criando uma força nos microtúbulos mostrados em verde
00: 35: 54.20 que os separa
00: 35: 56.22 e meio que separa os dois pólos do fuso.
00: 35: 59,27 E essa é uma visão atual de como o kinesin-5 funciona no campo.
00: 36: 06.19 E então, aqui está este tipo de campo deslizante movido a motor,
00: 36: 10.08 e quero relacionar isso com a imagem que mostrei na introdução,
00: 36: 12.21 onde falei sobre os postes sendo empurrados e puxados
00: 36: 16,22 e agora traga moléculas específicas.
00: 36: 18.04 Então, a dineína é uma espécie de focalizar os pólos juntos,
00: 36: 21.09 e puxando-os para dentro, o kinesin-5 está empurrando-os para fora.
00: 36: 24.12 E esses motores estão indo e vindo dos fusos.
00: 36: 26.22 Eles são como a tubulina - eles mudam muito rapidamente.
00: 36: 29.13 E assim o fuso está continuamente reposicionando os motores
00: 36: 34.20 e reequilibrando as forças.
00: 36: 36.14 E, novamente, isso é parte desse estado estacionário dinâmico
00: 36: 39.19 que dá ao fuso suas propriedades semelhantes à vida.
00: 36: 43.05 Então, muitos detalhes. Espero que tenha sido interessante.
00: 36: 49,03 Deixe-me resumi-los rapidamente.
00: 36: 50.12 Os fusos meióticos do ovo se auto-organizam
00: 36: 52.24 nas proximidades do DNA, desencadeada por uma reação-difusão
00: 36: 55.17 de Ran-GTP e também um gradiente de quinase.
00: 36: 58.04 Eles são feitos de microtúbulos relativamente curtos
00: 37: 00.29 cujas extremidades positivas sofrem instabilidade dinâmica contínua.
00: 37: 03.29 Eles são organizados por essas proteínas motoras,
00: 37: 06.28 motores direcionados para mais e para menos que promovem deslizamento e agrupamento.
00: 37: 10.16 E, o que eu argumentaria, embora não o entendamos totalmente,
00: 37: 14.05 é que, juntas, essas reações geram este estado estacionário muito dinâmico
00: 37: 17,26 em tamanho e forma que está continuamente se reconstruindo,
00: 37: 20.28 ajustando continuamente as forças para que elas se equilibrem,
00: 37: 24.06 e é isso que dá a essas forças muito realistas.
00: 37: 27,27 Então, se voltarmos a este filme que mostrei na introdução de
00: 37: 30.16 fusão de dois fusos,
00: 37: 32.00 que para mim, mais do que qualquer coisa, mostra as propriedades estranhas desta estrutura,
00: 37: 37,27 em comparação, por exemplo, com o bacteriófago,
00: 37: 39.18 que certamente não faria isso,
00: 37: 41.01 Espero que esse tipo de imagem mais molecular
00: 37: 43.29 pode ajudá-lo a começar a enquadrar como isso funciona,
00: 37: 47.04 embora eu não queira fingir que este é um problema resolvido de forma alguma.
00: 37: 51.18 Há muitas questões futuras.
00: 37: 54.02 Particularmente, como os microtúbulos são nucleados?
00: 37: 56.01 O tamanho e a forma do fuso são muito governados por
00: 37: 58.21 onde os microtúbulos são nucleados,
00: 38: 00.24 e esse é um problema não resolvido bioquimicamente.
00: 38: 03.21 Sabemos que é a jusante desse gradiente de Ran,
00: 38: 06.00 mas o que é em termos moleculares, não sabemos.
00: 38: 09.00 Gostaríamos, e certamente vamos precisar da ajuda de físicos
00: 38: 13.00 e matemáticos aqui, para desenvolver uma compreensão quantitativa,
00: 38: 16.13 para que possamos explicar o tamanho e a forma.
00: 38: 19.16 estes e também escalas de tempo em termos quantitativos.
00: 38: 22,22 E, vou deixar vocês com um último ponto aqui.
00: 38: 26.00 São microtúbulos interfásicos.
00: 38: 27,28 Então, se você mudar o ciclo celular, tudo muda.
00: 38: 30.02 E, por muitos anos, apenas nos concentramos na mitose.
00: 38: 33.19 Agora, ficamos muito interessados ​​em interfase.
00: 38: 36.02 E, isso é um seminário inteiro, mas deixe-me apenas
00: 38: 37,27 dar-lhe um trecho aqui.
00: 38: 39.03 Este é o trabalho de Ani Nguyen e Christine Field.
00: 38: 42.16 Este é um tipo semelhante de microscopia, com ampliação inferior.
00: 38: 48.17 Isso é mag muito baixo - todo este campo é 600x800 mícrons.
00: 38: 52,04 Quase um milímetro.
00: 38: 53,09 Em azul aqui estão os núcleos dos espermatozoides.
00: 38: 56,24 Em verde estão os microtúbulos.
00: 38: 58,23 E o que estamos fazendo aqui é imitando a fertilização.
00: 39: 01.21 Estamos colocando esperma e cálcio ao mesmo tempo
00: 39: 04.02 para fazer o extrato entrar em interfase.
00: 39: 06.28 Então, os espermatozoides vão construir este grande aster que eles usam
00: 39: 10.11 para organizar o ovo que é semelhante ao aster do peixe-zebra
00: 39: 14.06 que mostrei bem no início da introdução.
00: 39: 17.23 E o que você verá quando este filme for executado
00: 39: 19.29 é que esses ásteres podem se mover e podem resolver um tipo de problema geométrico
00: 39: 24.03 de se espaçar.
00: 39: 26.01 Então, vou recuar um pouco para que você possa ver
00: 39: 28.25 os microtúbulos crescendo,
00: 39: 30.15 interagindo aqui, ponta positiva a ponta positiva.
00: 39: 33.01 E espero que você possa ver que eles estão realmente
00: 39: 35.16 resolvendo um problema geométrico fascinante
00: 39: 38.06 de espaçamento uniforme no campo.
00: 39: 40.26 Como isso funciona e o papel na biologia
00: 39: 45.09 de fertilização e desenvolvimento inicial é um outro tópico.
00: 39: 49.25 E se eu quiser deixar algo para você lá,
00: 39: 52.11 é como se ainda houvesse muitos problemas legais de auto-organização para estudar.
00: 39: 57,29 Então, deixe-me voltar a um slide
00: 40: 01.06 que usei na minha introdução aqui,
00: 40: 03.22 onde um bacteriófago complexo e bonito
00: 40: 07.25 que tem um tamanho e forma invariantes que são codificados diretamente pelos genes.
00: 40: 13.08 O fuso meiótico, passei muito tempo falando sobre
00: 40: 15.17 agora, onde um caminho de auto-organização leva a uma montagem muito mais dinâmica
00: 40: 20.26 que está em estado estacionário, reconstruindo-se continuamente,
00: 40: 24.08 continuamente reequilibrando as forças,
00: 40: 26.12 e isso dá a capacidade de se adaptar em tamanho,
00: 40: 29.27 para reparar danos e esses outros tipos de propriedades semelhantes à vida.
00: 40: 34.08 Ambos bonitos, mas um pouco diferentes em princípio.
00: 40: 38.01 E para mim, você sabe, este está realmente vivo.
00: 40: 42.16 Espero poder usar essa palavra.
00: 40: 45.02 E, deixe-me finalmente terminar agradecendo
00: 40: 47.23 os muitos alunos e pós-doutores maravilhosos
00: 40: 49,17 com quem trabalhei. Eu não fiz uma lista.
00: 40: 50.24 Espero ter mencionado muitos deles pelo nome na palestra.
00: 40: 53.04 Particularmente, meu bom amigo Ted Salmon, com quem trabalhei com um MBL por muitos anos
00: 40: 58.05 como o MBL Cell Division Group. Mostrei vários filmes feitos aqui no MBL.
00: 41: 02.26 Além disso, colegas inspiradores, particularmente Marc Kirschner, meu orientador de doutorado,
00: 41: 07.12 Eric Karsenti, que descobriu a ideia do DNA organizando o fuso,
00: 41: 12,21 Shinya Inoue, quem. realmente um dos primeiros e mais cuidadosos alunos da auto-organização.
00: 41: 18.10 NIH-GM que financiou a maior parte deste trabalho.
00: 41: 22.17 Eles são os principais apoiadores da pesquisa biológica básica nos Estados Unidos.
00: 41: 28.13 Vá, GM! Eles completaram 50 anos, eu acho, no ano passado.
00: 41: 30.29 E, finalmente, é claro, os sapos, que tornaram tudo isso possível.
00: 41: 35.15 Obrigado.
00:41:37.29

  • Parte 1: Auto-organização de conjuntos de microtúbulos

O uso da levedura já levou à descoberta de processos relacionados ao envelhecimento humano. Este projeto envolverá cepas mutantes de levedura que tiveram o g.

A membrana nuclear ao redor do núcleo das células filhas se desintegra liberando o cromossomo. Os fusos meióticos começam a se formar novamente e os centros.

Uma vez que as células são verificadas e preparadas com sucesso na interfase, a célula continua na primeira parte da mitose. Na prófase, os cromossomos se enrolam.

Na Anáfase I, os pares homólogos são separados e movidos para os pólos da célula. Durante a telófase I e a citocinese, a célula se torna duas. Na Prófase II, a.

A divisão celular é um método biológico complexo no qual uma célula-mãe se divide em duas ou mais células-filhas, dependendo se essa divisão é ou não reduzida.

Conforme ocorre a divisão, os cromossomos individuais são arrastados para pólos opostos da célula. A separação dos cromossomos é causada pelo fuso mitótico.

Metáfase I é quando os pares de cromossomos se alinham ao longo do fuso. Anáfase I é quando os pares de cromossomos se separam. As cromátides irmãs permanecem em.

Isso se deve à capacidade da levedura de absorver DNA exógeno tanto artificial quanto naturalmente (Mitrikeski 2013). A levedura é capaz de absorver DNA exógeno e se tornar.

Isso representa uma divisão, que compreende os processos de prófase, metáfase, anáfase e telefase. O contraste fundamental é que a meiose envolve.

A replicação do ácido desoxirribonucléico (DNA) e do ácido ribonucléico (RNA) A replicação do DNA ocorre quando uma célula se divide e cada nova célula tem uma cópia do ori.


Assista o vídeo: A ESTRATÉGIA DE OBTENÇÃO DE PLANTAS TRANSGÊNICAS PELA INSERÇÃO DE TRANSGENES EM ... CITOPLASMA (Agosto 2022).