密度驱动的空间位阻相互作用与马达蛋白平衡调控人类纺锤体微管的中尺度组装

《Nature Communications》：CryoET imaging reveals that mitotic spindles are locally organized by microtubule density and Eg5 activity

　　

摘要

当真核细胞分裂时，由微管丝与分子马达相互作用构成的有丝分裂纺锤体会自我组装，负责将染色体对齐并分离至相反的子细胞中。近期结构研究揭示，纺锤体由短微管组成，这些微管并未跨越从两极到染色体的完整距离。目前仍不清楚这些短小、不连续的微管如何共同组装成双极纺锤体。利用冷冻电子断层扫描技术绘制人类纺锤体中的微管极性，我们发现微管以一致的8纳米壁间距进行组织。该间距与局部微管密度成反比，符合密度驱动的空间位阻相互作用组织机制，类似于液晶有序排列。我们发现Eg5马达独立于纺锤体双极性建立局部反向平行重叠，而Eg5与动力蛋白之间的平衡调控微管密度以维持纺锤体结构。综合这些发现，揭示了细胞如何从纳米级构建块构建复杂、自修复的细胞架构的中观尺度原理。