The role of bridging microtubules in anaphase of cell division

doctoral thesis

• Title (croatian): Uloga premošćujućih mikrotubula u anafazi stanične diobe
• Author: Renata Buđa
• Mentor: Iva Marija Tolić (mentor)
• Committee member: Juraj Simunić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Dubravko Pavoković (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Science; (Department of Biology); Zagreb
• Defense date and country: 2020-05-13, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: NATURAL SCIENCES; Biology
• Universal decimal classification (UDC): 577 - Biochemistry. Molecular biology. Biophysics

Abstract

During cell division, microtubules of the mitotic spindle segregate chromosomes by exerting
forces on kinetochores, protein complexes on the chromosomes. The central question is which
forces drive chromosome segregation. The current model for anaphase in human cells
includes shortening of kinetochore fibers and separation of spindle poles, processes that
require kinetochore-pole connections. By combining laser ablation, photoactivation and
protein depletion, we show that kinetochores can separate without the attachment to the pole.
This separation requires the bridging fiber, which connects sister k-fibers whereby astral
microtubules do not contribute to the separation. Bridging microtubules in intact spindles
slide apart together with k-fibers, indicating strong crosslinks between them. Kinetochore
segregation and pole separation is slower after depletion of MKLP1/KIF23 (kinesin-6), faster
after depletion of KIF4a (kinesin-4), and unaffected by reduction of Eg5/KIF11 (kinesin-5) or
KIF15/Hklp2 (kinesin-12). We assume that motor-generated sliding in the bridging fibers
drives pole separation and pushes k-fibers poleward, thereby working together with k-fiber
shortening to segregate chromosomes.

Abstract (english)

Tijekom stanične diobe, mikrotubuli u diobenom vretenu razdvajaju kromosome stvarajući
sile na kinetohore, proteinske komplekse na kromosomima. Unatoč mnogim istraživanjima u
ovom području, ostalo je upitno koje sile upravljaju segregacijom kromosoma. Trenutno
prihvaćen model za anafazu u ljudskim stanicama obuhvaća skraćivanje kinetohornih
mikrotubula i razdvajanje polova diobenog vretena, procese koji zahtijevaju vezu između
kinetohore i pola. Primjenom laserske ablacije, fotoaktivacije i deplecije proteina, u ovom
radu je pokazano da se kinetohore mogu razdvajati i kada nema veze sa polom diobenog
vretena. Takvo razdvajanje zahtjeva antiparalelna premošćujuća vlakna, koja povezuju
sestrinska kinetohorna vlakna i kližu jedan preko drugog, dok astralni mikrotubuli ne
doprinose navedenom procesu razdvajanja. Također, premošćujuća vlakna u netaknutom
diobenom vretenu kližu zajedno sa kinetohornim vlaknima, a to upućuje na snažnu
povezanost između te dvije populacije vlakana. Brzine razdvajanje kinetohora i polova su
manje nakon utišavanja MKLP1/KIF23 (kinezin-6), više nakon utišavanja KIF4a (kinezin-4) i
nepromijenjene nakon inhibicije/utišavanja Eg5/KIF11 (kinezin-5) i/ili KIF15/Hklp2
(kinezin-12) proteina. Zaključak ovog rada je da premošćujući mikrotubuli kližu, vjerojatno
uz pomoć motornih proteina, odgurujući tako kinetohorna vlakna sa kinetohorama, kao i
polove, jedne od drugih. Takav mehanizam djeluje skupa sa skraćivanjem kinetohornih
vlakana i posljedica njihovog zajedničkog djelovanja je razdvajanje kromosoma u ljudskim
stanicama.

• Keywords: anaphase; bridging fiber; chromosome segregation; laser ablation; MKLP1
• Keywords (english): anafaza; premošćujuća vlakna; segregacija kromosoma; ablacija; MKLP1
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:983703
• Promotion: 2020
• Study programme: Title: Biology; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, područje prirodnih znanosti, polje biologija (doktor/doktorica znanosti, područje prirodnih znanosti, polje biologija)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2020-07-23 11:58:08