スピンドルポール本体

紡錘体極体( SPB ) は酵母細胞内の微小管形成中心であり、機能的には中心体と同等です。中心体とは異なり、 SPB には中心小体が含まれていません。 SPB は細胞内で多くの役割を果たす微小管細胞骨格を形成します。これは紡錘体の形成に重要であり、したがって細胞分裂にも重要です。

二倍体 SPB の分子量は、微小管および微小管関連タンパク質を含めて 1～1.5 GDa と推定されていますが、コア SPB は 0.3～0.5 GDa です。SPB は円筒形の多層細胞器官です。これらの層は、細胞質微小管 (cMT) に接続する外側プラーク (OP)、第 1 中間層 (IL1) および電子密度の高い第 2 中間層 (IL2)、核膜レベルにありフック状構造で核膜に接続する電子密度の高い中心プラーク (CP)、不明瞭な内側プラーク (IP)、およびキャップされた核微小管 (nMT) 末端を含む内側プラーク層です。中心プラークと IL2 は、別個ではあるものの高度に秩序だった層として現れました。その他の層 (MT 末端、IP、IL1、および OP) は、秩序だったパッキングを示しません。核膜に対する内側プラークと外側プラークの位置は、細胞周期全体を通じて維持されます。中央プラークの片側は、ハーフブリッジと呼ばれる核膜の電子密度の高い領域に関連しています。SPB の高さ (内側プラークから外側プラークまでの距離) は約 150 nm で一定ですが、その直径は細胞周期中に変化します。たとえば、半数体細胞では、SPB の直径は G1 の 80 nm から有糸分裂の 110 nm まで大きくなります。SPB の直径はDNA含有量によって異なります。SPB の直径が大きいほど、染色体の分離に重要な SPB の微小管核形成能力が高まります。

すべての SPB タンパク質は、コア コンポーネント、ハーフ ブリッジ コンポーネント、および NE との接続に必要なコンポーネントの 3 つのグループに分けられます。タンパク質を SPB に属させるモチーフや構造は知られていませんが、既知の SPB タンパク質とその遺伝子の分析により、いくつかの共通点が示されています。コアには主にコイルドコイルモチーフを持つタンパク質が含まれており、このモチーフはそれ自体または他のタンパク質と二量体を形成し、規則的な構造を維持できます (例: CP、IL2)。多くの SPB 遺伝子には、プロモーター要素にMlu I 細胞周期ボックスが含まれており、これが G1 特異的な遺伝子転写につながります。SPBは高度にリン酸化されているため、SPB コンポーネントの一次配列には、 有糸分裂キナーゼのコンセンサス リン酸化部位が含まれている必要があります。

中心プラークの主な成分はコイルドコイルタンパク質Spc42p（紡錘体極体成分）で、SPBの核結晶を形成するサテライトの一部であることもわかっています。Spc42pタンパク質は、SPBの組み立てとその複製の開始に関与しています。^[1] Spc42pは、SPBの核面に局在する他の2つの重要なコイルドコイルタンパク質であるSpc110pおよびSpc29pと関連しています。Spc110は中心プラークに局在し、Spc29pおよびカルモジュリン（Cmd1p）に結合すると考えられています。Spc110pの役割は、中心プラークと内側プラークの間のスペーサー分子とγ-チューブリン複合体結合タンパク質です。カルモジュリンの重要な機能はSPBにあり、Spc110pとSpc29pの結合を制御することが提案されています。Spc29は中心プラークで繰り返し構造を形成します。 Spc98p と Spc97p は、微小管の核形成に必要な 2 つの類似した酵母 γ-チューブリン (Tub4p) 結合タンパク質です。Spc98p、Spc97p、および Tub4p は、SPB の内側プラークと外側プラークに存在し、微小管の組織化に関与しています。Spc42 は細胞質に面しており、コイルドコイル Cnm67p (無秩序な核移動) に結合します。Cnm67p は二量体を形成し、IL2 と IL1 の間のスペーサーとして機能します。Cnm67 は、有糸分裂から抜け出すために必要な SPB タンパク質である外側プラークタンパク質 Nud1p に結合します。もう 1 つのコイルドコイルタンパク質である Spc72p も外側プラークに存在します。Spc72p は Nud1p および γ-チューブリン複合体の構成要素と関連しています。

ハーフブリッジは新しい SPB が組み立てられる場所であり、G1 期および核融合期の細胞質微小管の核形成にも関与しています。ハーフブリッジの両側は同等ではありません。2 つの単一膜貫通タンパク質 Kar1p および Mps3p はハーフブリッジに局在し、構造の形成および/または維持に必要です。両方のタンパク質は、同じくハーフブリッジに局在し、ハーフブリッジの完全性に必要とされる酵母セントリン相同体の Cdc31p に結合します。追加のハーフブリッジ成分 Sfi1p は、全長にわたって保存された複数の Cdc31 結合部位を介して Cdc31p に結合する能力を示します。Kar1p は、Bbp1p との相互作用を介してハーフブリッジをコア SPB に接続することにも関与しています。さらに、Kar1p は G1 期の SPB の再編成にも関与しています。

各細胞周期で 1 回だけ SPB が複製されることが、双極性有糸分裂紡錘体の形成と正確な染色体分離に不可欠です。 S. cerevisiaeでの SPB の複製は、いくつかのステップに分けられます。最初のステップはG1初期に半橋の細胞質先端にサテライト物質が形成されるときに発生します。2 番目のステップでは、半橋が伸長し、その核面と細胞質面の融合が完了します。同時に、サテライトは複製プラーク、つまり成熟した SPB の細胞質半分に似た層状構造を形成します。 SPB 複製の最後のステップは、複製プラークの核膜への挿入と、核 SPB 構成要素の組み立てです。 G1 の終わりには、酵母細胞には完全な橋でつながった 2 つの複製された隣り合った SPB が含まれます。次に橋が分離し、SPB が双極性紡錘体の核になります。 SPB は有糸分裂まで成長し続けるため、細胞周期を通してタンパク質構成要素を両方の SPB に組み込むことができます。

• スー・L・ジャスパーセンとマーク・ワイニー 出芽酵母紡錘体極体：構造、複製、機能
• アストリッド・ヘルファント サッカロミセス・セレビシエの紡錘体極体の構成とその複製に関与するタンパク質