Whitehead Institute: importanti ricerche chiariscono i meccanismi dell’allineamento dei cromosomi durante la mitosi
La divisione mitotica è uno dei processi fondamentali per la sopravvivenza degli organismi pluricellulari e per la proliferazione di quelli unicellulari: è il processo che permette ai tessuti che compongono gli organi di rinnovarsi continuamente e di non cedere all’usura e allo stress di agenti ossidanti aggressivi o patogeni, ed inoltre garantisce un supporto costante alle cellule della linea germinale, deputate alla trasmissione del patrimonio genetico nelle generazioni successive, fornendo sempre nuove cellule di un’altra linea, detta somatica, che garantiscono il sostegno necessario alla formazione dei gameti che daranno vita ai nuovi organismi.
Per questi e molti altri motivi la divisione mitotica è un meccanismo altamente specializzato ed estremamente preciso in ogni sua fase: il punto cruciale è rappresentato dalla suddivisione dei cromosomi, duplicatisi precedentemente, fra le due cellule figlie in quantità esattamente uguali, per garantire che l’informazione genetica non venga compromessa da un ciclo mitotico a quello successivo. Un minimo errore può essere fatale: l’errata ripartizione dei cromosomi o la perdita accidentale di una parte di essi può determinare morte cellulare od anomalie che portano al cancro.
La mitosi è stata studiata a fondo per più di cinquant’anni, ma solo recentemente emergono notizie chiarificatrici riguardo i meccanismi molecolari che regolano questo elegante e delicato processo, in merito al balzo in avanti compiuto dalle tecnologie di imaging e rilevamento dati negli ultimi decenni.
Una delle più recenti scoperte al riguardo ci giunge dal Whitehead Institute del MIR, dove Tomomi Kiyomitsu e Iain M. Cheeseman hanno chiarito il meccanismo che porta all’allineamento ed alla corretta ripartizione dei cromosomi durante la mitosi. Nel corso della mitosi viene a formarsi un fuso costituito da sottili elementi proteici, i microtubuli, che grazie alla loro estrema flessibilità permettono di ancorare i due poli del fuso in modo saldo ai due estremi della cellula in divisione. Parte dei microtubuli si aggancia ai cromosomi, un’altra parte àncora i poli del fuso ad un reticolo al di sotto della membrana cellulare, il cortex.
La dineina, una proteina che letteralmente corre lungo i microtubuli trasportando carichi molecolari, è la responsabile del movimento dei poli e della forma allungata che assume il fuso mitotico. Kiyomitsu ha notato che la dineina sui microtubuli interposti fra i poli e il cortex, detti astrali, si trova bloccata al cortex, agendo così come un argano che esercita trazione sul fuso. I ricercatori del Whitehead Institute hanno identificato che il legame che tiene bloccata la dineina si stabilisce fra la stessa e la proteina LGN.
Quando il polo sta per toccare il cortex questa trazione sembra arrestarsi, determinando un moto oscillante di allungamento del polo: ciò avviene grazie ad una chinasi, Plk1, che interferisce proprio con il legame dineina – LGN. Kiyomitsu e collaboratori non si sono limitati a spiegare tali meccanismi, ma hanno anche osservato che nella regione della piastra metafasica, dove si allineano i cromosomi, manca completamente la proteina LGN: ciò renderebbe conto del fatto che la dineina sposta i cromosomi verso un polo o verso l’altro, senza muoverli verso l’alto o verso il basso, come invece farebbe se fosse ancorata al cortex analogamente alla regione astrale.