Mitosis requiere de la formación de un nuevo aparato llamara el huso.

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14.4

La formación del huso y la función dependen del comportamiento dinámico de microtubulos y sus proteínas de motor asociadas

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Conceptos clave

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El huso es una asamblea compleja de microtubulos y proteínas de motor microtubule-dependientes. Los microtubulos se organizan con respecto a su polaridad.

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Los microtubulos del huso son muy dinámicos.

La inestabilidad dinámica de algún objeto expuesto, mientras que los otros microtubulos experimentan el flujo de la subunidad.

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Las interacciones entre microtubulos y motores generan fuerzas requeridas para unir el huso.

La formación y la función apropiada del huso dependen tanto de las propiedades dinámicas de sus microtubulos como de la función de proteínas de motor microtubule-dependientes. Aunque los microtubulos formen los elementos estructurales básicos del huso, las proteínas de motor se implican en la organización de los microtubulos en un huso y en el movimiento de los cromosomas. Algunos motores desempeñan un papel directo en formacion del huso y unión de sus componentes en una unidad coherente, mientras que los otros son responsables de atar los cromosomas al huso y generar fuerzas para sus movimientos. Aunque el huso se haya tradicionalmente considerado como una estructura microtubular, es más exacto considerarlo como una colección de microtubulos, motores y otras proteínas.

Aunque los motores desempeñen un papel esencial en la generación de fuerzas dentro del huso, los microtubulos son mucho más que un marco estático al cual los motores se mueven. En todas las partes de la mitosis, los microtubulos son extremadamente dinámicos, y esta cualidad es esencial para la formación de los husos y la separación de cromosomas.

Dentro del huso, los microtubulos se organizan con respecto a su polaridad. Los dos finales de un microtubulo se diferencian tanto por medios químicos como estructuralmente, impartiendo una «polaridad» estructural al microtubulo.

Los microtubulos de cada medio huso y aquellos en su áster asociado, todos se arreglan con la misma polaridad: Su parte mas distal está cerca del polo, mientras que su parte fianl se localiza a una distancia de él, como mostrado en FIGURA 14.12. Donde existe un cruce de series polarizada; un traslado de microtubulos, creando una región centro del huso donde el microtubulo adyacente permanece con una polaridad opuesta. Las orientaciones uniformes de los microtubulos en cada medio huso contrario son necesarias para motores microtubule-dependientes para participar en la división. Si las polaridades de los microtubulos dentro de cada medio huso fueran moléculas arbitrarias, diferentes de cada tipo del motor se opondría simplemente el uno al otro, haciendo cualquier movimiento neto caótico o si no imposible. Las propiedades dinámicas de microtubulos desempeñan un papel importante durante todas las etapas de mi-tosis. El trabajo de células vertebradas cultivadas y extractos hechos de los huevos de la rana Xenopus laevis revela que los microtubulos en cada áster se someten a la inestabilidad dinámica y son más cortos y mucho más dinámicos que los microtubulos en células de la interfase. Un poco de esta diferencia se puede atribuir a un aumento durante la mitosis en la frecuencia de catástrofes, cuando el microtubulo final cambia de un crecimiento o estado de polimerización a estado de depolimerizacion o un encogimiento. Es también en parte debido a una disminución en la frecuencia de rescates, es decir cuando la depolimerizacion o el encogimiento de microtubulos cambian por detrás del huso a una polimerización o un estado de crecimiento. Este aumento de la dinámica ocurre ya que las células entran en mitosis porque las proteínas microtubule-asociadas que normalmente mojan la catástrofe se inhiben, mientras que los otros que promueven el crecimiento microtubule se activan. El equilibrio entre estas dos actividades contrarias es controlado por el maestro mitotic kinase regulador, cyclin B/CDK1, que se activa cerca de la avería del sobre nuclear (ver 14.2 Mitosis se divide en etapas).

Como consiguiente, el aumento de la dinámica microtubule que ocurre en células que entran mitosis desempeñando un papel principal en la formacion del huso. Como el huso se forma, un segundo tipo de la dinámica mi-crotubule se levanta. En este tiempo los microtubulos comienzan a exponer un comportamiento conocido como flujo de la subunidad. En esta forma curiosa del comportamiento, subunidades tubulin se incorporan al final de un microtubule y luego se mueven a través del microtubule a su parte más alejada, donde se liberan. El flujo ocurre en todos los microtubulos del huso, pero es particularmente frecuente en los microtubulos dentro de fibras kinetochore, como mostrado en FIGURA 14.13 y FIGURA 14.14. El origen de flujo es confuso, pero puede ser debido a la interacción de huso microtubule positiva y negativa con otros componentes (como proteínas de motor) que se implican en la organización del huso. Como los microtubulos del huso se someten al flujo, los microtubulos astrales siguen sometiéndose a la inestabilidad dinámica. En algunos tipos de células la fuerza entera para el movimiento del cromosoma poleward es producida por el flujo, mientras que en otros el flujo contribuye un componente menor que produce la fuerza. El flujo también puede desempeñar un papel en la alineación del cromosoma en el medio del huso y en la regulación de longitud del huso y simetría. Muchos tipos de proteínas de motor se relacionan dentro del huso microtubulo. Tanto el menos dynein citoplásmico de motor dirigido al final como los motores de la superfamilia kinesin (la mayor parte de los cuales se mueven hacia un microtubulo al final) participan en mitosis. El huso es suficientemente complejo, y los motores están intrínsecamente se implican en su formación y función, que en organismos más altos más de 15 miembros de familia kinesin sólo funcionan durante el proceso de la división. Las proteínas de motor se encuentran en todas partes del huso. Esto incluye en el kinetochores, a lo largo de los brazos de los cromosomas, en los polos, y a lo largo de los microtubulos entre los polos y los cromosomas. Muchos tipos de motores se encuentran en sólo una ubicación, pero unos se encuentran en varios. dynein citoplásmico, por ejemplo, se encuentra tanto en el kinetochores como en los polos y en