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Fuso mitotico: nuove informazioni sull’architettura

(Fuso mitotico-Immagine: usando l’ablazione laser per tagliare i microtubuli nel fuso mitotico, i ricercatori hanno sviluppato un quadro più chiaro di come avviene la divisione cellulare. Immagini per gentile concessione di Julie Eichhorn).

Il fuso mitotico, un apparato che segrega i cromosomi durante la divisione cellulare, potrebbe essere più complesso di quanto suggerisca l’immagine standard del libro di testo, secondo i ricercatori della Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS).

I risultati dello studio, che risultano da misurazioni quantitative del fuso mitotico, appaiono nella rivista Cell.

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I ricercatori hanno utilizzato un laser a femtosecondi per tagliare i fili dell’organello e quindi hanno eseguito un’analisi matematica per dedurre la struttura microscopica del fuso dalla sua risposta a questo danno.

“Abbiamo utilizzato questa tecnica di nanochirurgia per comprendere l’architettura e l’assemblaggio del fuso in un modo che non era mai stato possibile prima”, afferma Eric Mazur, Professore di fisica e fisica applicata di Balkanski ad Harvard, coautore dello studio.

Il fuso, che è costituito da filamenti proteici chiamati microtubuli, si forma durante la divisione cellulare e segrega i cromosomi nelle cellule figlie. In precedenza non era chiaro come i microtubuli fossero organizzati nei fusi delle cellule animali e spesso si presumeva che i microtubuli si estendessero lungo la lunghezza dell’intera struttura, da polo a polo.

Mazur e i suoi colleghi hanno dimostrato che i microtubuli possono iniziare a formarsi in tutto il fuso. Variano anche in lunghezza, con i più corti vicino ai poli.

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“Ci siamo chiesti se questa differenza di dimensioni potesse derivare da un gradiente di stabilizzazione dei microtubuli attraverso il fuso, ma in realtà deriva dal trasporto”, afferma l’autore principale dello studio Jan Brugués, un borsista post-dottorato presso SEAS. “I microtubuli generalmente si nucleano e crescono dal centro del fuso, da quel punto vengono trasportati verso i poli. Si smontano nel corso della loro vita, dando luogo a microtubuli lunghi e giovani vicino alla linea mediana e microtubuli più vecchi e corti più vicini ai poli”.

“Questa ricerca fornisce prove concrete di qualcosa che siamo stati solo in grado di stimare fino ad ora”, aggiunge Brugués.

Vedi anche:Cancro: identificata l’origine attraverso la chirurgia cellulare

Mazur e Brugués hanno lavorato con Daniel Needleman, assistente Professore di fisica applicata e biologia molecolare e cellulare ad Harvard e con Valeria Nuzzo, ex borsista post-dottorato nel laboratorio di Mazur al SEAS, per utilizzare gli strumenti della fisica applicata per affrontare una questione biologica.

Il team ha utilizzato un laser a femtosecondi per creare due piccole fette perpendicolari al piano di crescita dell’apparato del fuso negli estratti di uova della specie di rana Xenopus laevis .

Sono stati quindi in grado di raccogliere dati quantitativi sulla ricostruzione del fuso a seguito di questa interruzione e determinare con precisione la lunghezza e la polarità dei singoli microtubuli. Osservando la velocità e l’entità della depolimerizzazione (disfacimento) del fuso, il team ha lavorato a ritroso per compilare un quadro completo dei punti di inizio e fine di ciascun microtubulo. Infine, ulteriori esperimenti e un modello numerico hanno confermato il ruolo del trasporto.

“Il laser ci ha permesso di eseguire tagli precisi ed eseguire esperimenti che semplicemente non erano possibili con le tecniche precedenti”, afferma Mazur.

Con ulteriori indagini sull’architettura del fuso, i ricercatori sperano che un giorno gli scienziati avranno una comprensione completa e forse anche il controllo sulla formazione del fuso.

Capire il fuso significa comprendere la divisione cellulare”, osserva Brugués. “Con una migliore comprensione di come dovrebbe funzionare il fuso, abbiamo più speranze di affrontare la gamma di condizioni – dal cancro ai difetti alla nascita – che derivano da interruzioni del ciclo cellulare o da una segregazione cromosomica impropria”.

La ricerca è stata supportata dalla National Science Foundation e da una borsa di studio Human Frontiers Science Program.

Fonte: Scitechdaily

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