Тело полюса веретена ( SPB ) является центром организации микротрубочек в дрожжевых клетках, функционально эквивалентным центросоме . В отличие от центросомы SPB не содержит центриолей. SPB организует цитоскелет микротрубочек, который играет множество ролей в клетке. Он важен для организации веретена и, следовательно, для деления клетки.
Молекулярная масса диплоидного SPB, включая микротрубочки и ассоциированные с микротрубочками белки, оценивается в 1–1,5 ГДа, тогда как ядро SPB составляет 0,3–0,5 ГДа. SPB представляет собой цилиндрическую многослойную органеллу . Эти слои: внешняя бляшка (OP), которая соединяется с цитоплазматическими микротрубочками (cMT); первый промежуточный слой (IL1) и электронно-плотный второй промежуточный слой (IL2); электронно-плотная центральная бляшка (CP), которая находится на уровне ядерной оболочки и соединена с ней крючкообразными структурами, плохо определенная внутренняя бляшка (IP); и слой внутренней бляшки, которая содержит концы закрытых ядерных микротрубочек (nMT). Центральная бляшка и IL2 выглядят как отдельные, но высокоупорядоченные слои. Другие слои (концы MT, IP, IL1 и OP) не показывают упорядоченной упаковки. Расположение внутренних и внешних бляшек по отношению к ядерным мембранам сохраняется в течение всего клеточного цикла . Одна сторона центральной бляшки связана с электронно-плотной областью ядерной оболочки, называемой полумостик. SPB имеет постоянный размер высоты (расстояние от внутренней бляшки до внешней бляшки) около 150 нм, но его диаметр меняется в течение клеточного цикла, например, в гаплоидных клетках SPB увеличивается в диаметре от 80 нм в G1 до 110 нм в митозе . Диаметр SPB зависит от содержания ДНК . Больший диаметр SPB увеличивает способность SPB к зарождению микротрубочек, что важно для сегрегации хромосом.
Все белки SPB можно разделить на три группы: основные компоненты, компоненты полумоста и компоненты, необходимые для соединения с NE. Не существует известного мотива или структуры, которые делают белок принадлежащим к SPB, но анализ известных белков SPB и их генов показывает несколько общих черт. Ядро содержит в основном белки с мотивами спиральной спирали , которые позволяют образовывать димеры, как с собой, так и с другими белками, и поддерживать регулярные структуры (например, CP, IL2). Многие гены SPB содержат боксы клеточного цикла Mlu I в своих промоторных элементах, что приводит к транскрипции гена, специфичной для G1. Первичная последовательность компонентов SPB должна содержать консенсусные сайты фосфорилирования для митотических киназ , поскольку SPB сильно фосфорилирован.
Основным компонентом центральной бляшки является спирально-спиральный белок Spc42p (компонент тела полюса веретена), который также оказался частью сателлита, образующего основной кристалл SPB. Белок Spc42p участвует в инициации сборки SPB и его дупликации. [1] Spc42p ассоциируется с Spc110p и Spc29p, двумя другими важными спирально-спиральными белками, которые локализуются на ядерной стороне SPB. Spc110 локализуется в центральной бляшке и, как полагают, связывается с Spc29p и кальмодулином (Cmd1p). Spc110p играет роль спейсерной молекулы между центральной и внутренней бляшкой и γ-тубилиновым комплексом, связывающим белок. Основная функция кальмодулина находится в SPB, где, как предполагается, он регулирует связывание Spc110p с Spc29p. Spc29 образует в центральной бляшке повторяющуюся структуру. Spc98p и Spc97p — два похожих белка, связывающих дрожжевой γ-тубулин (Tub4p), необходимые для зарождения микротрубочек. Spc98p, Spc97p и Tub4p находятся на внутренних и внешних бляшках SPB и участвуют в организации микротрубочек. Spc42 обращен к цитоплазме и связывается с Cnm67p (хаотическая ядерная миграция). Cnm67p образует димеры и функционирует как спейсер между IL2 и IL1. Cnm67 связывается с белком внешней бляшки Nud1p, белком SPB, необходимым для выхода из митоза. Другой белок с двойной спирали, Spc72p, также находится во внешней бляшке. Spc72p ассоциируется с Nud1p и компонентами комплекса γ-тубулина.
Полумост является местом сборки нового SPB, а также играет роль в зарождении цитоплазматических микротрубочек во время G1 и кариогамии. Обе стороны полумоста не эквивалентны. Два однопроходных мембранных белка, Kar1p и Mps3p, локализуются в полумосте и требуются для формирования и/или поддержания структуры. Оба белка связываются с Cdc31p, гомологом дрожжевого центрина, который также локализуется в полумосте и требуется для целостности полумоста. Дополнительный компонент полумоста, Sfi1p, демонстрирует способность связываться с Cdc31p через несколько консервативных сайтов связывания Cdc31 по всей его длине. Kar1p также участвует в соединении полумоста с ядром SPB посредством его взаимодействия с Bbp1p. Кроме того, Kar1p играет роль в реорганизации SPB во время G1.
Дублирование SPB один и только один раз в течение каждого клеточного цикла необходимо для формирования биполярного митотического веретена и точной сегрегации хромосом. Дублирование SPB у S. cerevisiae можно разделить на несколько этапов. Первый этап происходит в начале G1 , когда на цитоплазматическом кончике полумоста формируется сателлитный материал. Во время второго этапа полумост удлиняется и завершает слияние ядерной и цитоплазматической поверхностей. В то же время сателлит образует дупликационную бляшку, слоистую структуру, похожую на цитоплазматическую половину зрелого SPB. Последним этапом дупликации SPB является вставка дупликационной бляшки в ядерную оболочку и сборка ядерных компонентов SPB. В конце G1 дрожжевые клетки содержат два дуплицированных бок о бок SPB, соединенных полным мостом. Затем мост разделяется, и SPB зарождает биполярное веретено. SPB продолжает расти до митоза , поэтому белковые компоненты могут включаться в оба SPB на протяжении всего клеточного цикла.