RICERCA ITALIANA     

L'organizzazione del fuso meiotico e mitotico: centrosoma e proteine centrosomali

Università degli Studi di Siena

Abstract

Il ruolo del centrosoma nella divisione cellulare è un problema di base che ha interessato i ricercatori per più di un secolo. I centrosomi, che costituiscono i principali centri organizzatori dei microtubuli nelle cellule della maggior parte degli eucarioti, sono ritenuti necessari alla formazione del fuso ed alla determinazione della polarità dei microtubuli. Ci sono alcune eccezioni al ruolo che questi organuli hanno nella formazione del fuso: le piante e alcuni oociti non contengono evidenti centrosomi, pur organizzando fusi funzionali. Sebbene per anni si sia ritenuto che i processi centrosoma-dipendenti e centrosoma-indipendenti di assemblaggio del fuso si escludessero a vicenda, ci sono attualmente evidenze sempre maggiori che i due meccanismi possano coesistere anche in cellule in cultura che normalmente contengono centrosomi funzionali. Queste osservazioni sollevano il problema se il contributo di microtubuli non-centrosomali alla formazione del fuso è un processo conservato negli eucarioti più alti e se questo meccanismo può contribuire alla formazione del fuso anche durante la meiosi maschile e femminile. In questo progetto abbiamo l'intenzione di utilizzare il moscerino della frutta Drosophila melanogaster come sistema modello in cui studiare:
a) se durante le mitosi sinciziali e nella meiosi maschile sia presente il contributo di entrambe le popolazioni di microtubuli centrosomali e non-centrosomali alla formazione del fuso;
b) se il fuso meiotico >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Giuliano CALLAINI Università degli Studi di SIENA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Una caratteristica essenziale della divisione cellulare è l'accuratezza con la quale avviene la segregazione dei cromosomi. La corretta organizzazione durante la fase M dei microtubuli in un arrangiamento bipolare è necessaria alla ripartizione tra le cellule figlie dei singoli cromatidi. Devono, perciò, essere presenti dei meccanismi di controllo che assicurino la presenza di due soli poli per ogni fuso. Sebbene il fuso sia stato descritto più di 120 anni fa, sorprendentemente conosciamo ancora molto poco dei processi coinvolti nella sua formazione. Nel regno animale si conoscono due modalità di assemblaggio del fuso. La prima, osservata nelle cellule somatiche e nella linea germinale maschile richiede l'attività organizzativa dei microtubuli ad opera dei centrosomi. La seconda, limitata alla linea germinale femminile sembra dipendere da una organizzazione dei microtubuli in prossimità della cromatina. Comunque dati recenti ottenuti in cellule in cultura sembrano limitare il ruolo del centrosoma come unico centro organizzatore delle fibre del fuso durante la mitosi. In queste cellule è stato, infatti, dimostrato che la formazione del fuso mitotico dipende da una interazione tra microtubuli astrali nucleati dal centrosoma con fibre del cinetocore di derivazione non-centrosomale. Così sembra esistere un processo di formazione del fuso indipendente dai microtubuli nucleati dal centrosoma anche nelle cellule che normalmente possiedono questi organelli. Un motivo che potrebbe >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

- Ruolo del centrosoma nell'organizzazione del fuso -

Il centrosoma è il principale centro organizzatore dei microtubuli (MTOC) nelle cellule animali e svolge un ruolo cruciale per assicurare la corretta posizione e distribuzioni di molti organelli citoplasmatici e la formazione di un fuso bipolare simmetrico (Rieder et al., 2001). Il centrosoma è formato da due componenti, un paio di centrioli e materiale pericentriolare. I microtubuli (Mt) sono nucleati a partire da questo materiale con la loro estremità minus all'interno e l'estremità plus che si estende nel citoplasma. La nucleazione dei Mt avviene in associazione con alcuni componenti centrosomali che includono gamma-tubulina (Oakley and Oakley, 1989) e complessi di gamma-tubulina (Moritz et al., 1995; Zheng et al., 1995). Sembra logico ritenere che il centrosoma abbia un ruolo nella formazione del fuso in base alla sua capacità di nucleare ed organizzare i Mt. Questi organelli originano una distribuzione radiale di Mt con polarità ben determinata, l'estremità plus verso l'esterno e l'estremità minus associata con il centrosoma. I Mt astrali si estendono nel citoplasma in cerca dei cromosomi. Quando un Mt degli aster incontra un cinetocore viene catturato da questo e stabilizzato (Kirschner and Mitchsison, 1986). Durante il processo di formazione del fuso si formano le fibre del cinetocore che sono fasci di Mt che uniscono il cinetocore di ogni cromosoma ai poli opposti del fuso. L'iniziale disposizione >>>