Krooninen sairaus

tiivistelmä

Monet syöpäsolujen näyttää CIN (

C

hromosome

vakaus) fenotyyppi, jolla niillä korkeat kromosomin lasku tai nousu kussakin solussa sykli. Vuosien mittaan useita erilaisia ​​mekanismeja, mukaan lukien sukkularihmaston multipolarismi, sytokineesi vajaatoiminnan ja merotelic Kinetokori suunta, on ehdotettu syitä CIN. Kuitenkin kattava teoria kuinka CIN joka säilyy puuttuu edelleen. Käytimme CIN peräsuolen syövän soluja, mallina järjestelmän tutkimaan mahdollisia solumekanismi (t) taustalla CIN. Huomasimme, että CIN solut usein koottu moninapainen karat alussa mitoosin. Kuitenkin moninapainen Anaphase solut olivat hyvin harvinaisia, ja elävien solujen kokeet osoittivat, että lähes kaikki CIN solut jakautuvat bipolaarinen tavalla. Lisäksi kiinteän solu analyysi osoitti korkeita taajuuksia merotelically kiinnitetty jääneillä kromosomien kaksisuuntainen Anaphase CIN soluja, ja korkeammat taajuudet merotelic liitetiedostoja moninapainen vs. kaksisuuntainen prometaphases. Lopulta huomasimme, että moninapainen CIN prometaphases tyypillisesti hallussaan γ-tubuliinin lainkaan kara pylväät, ja että merkittävä osa kaksisuuntainen metafaasivaiheeseen /aikaisin Anaphase CIN solut hallussaan useampia sentrosomimäärän yhdellä sukkulan napojen. Yhdessä meidän tiedot viittaavat malliin, jonka merotelic Kinetokori liitteitä voidaan helposti perustettu moninapaisessa prometaphases. Useimmat näistä moninapaista prometaphase solut sitten bi-polarisoivat ennen Anaphase puhkeamista, ja jäljellä merotelic liitteitä tuottaisi kromosomi mis-eriytymisen vuoksi Anaphase jäljessä kromosomeja. Ehdotamme tämän sukkulan napojen yhtyminen mekanismi merkittävä tekijä kromosomiin epävakautta syöpäsoluja.

Citation: Silkworth WT, Nardi IK, Scholl LM, Cimini D (2009) Moninapainen Karan Pole Coalescence on merkittävä lähde Kinetokori mis-Kiinnitys ja kromosomi mis-segregaatio syöpäsoluissa. PLoS ONE 4 (8): e6564. doi: 10,1371 /journal.pone.0006564

Editor: Kevin G. Hardwick, University of Edinburgh, Yhdistynyt Kuningaskunta

vastaanotettu: toukokuu 10, 2009; Hyväksytty: 3. heinäkuuta 2009; Julkaistu: 10 elokuu 2009

Copyright: © 2009 Silkworth et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään.

Rahoitus: IKN oli saava henkilö Fralin Summer Undergraduate Research Fellowship kesällä 2008 ja kesällä 2009. Tämä työ oli osittain tukevat NSF myöntää MCB-0842551 ja Thomas F. ja Kate Miller JEFFRESS Memorial Trust myöntää J-828 DC. Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

Tarkka mitoosi kromosomi erottelu on tarpeellista säilyttää diploidi kromosomi numero. Useimmat syöpäsolut ovat aneuploidi [1], [2] ja aneuploidian ehdotettiin, jo sata vuotta sitten, olla syy syövän [3]. Tämän lisäksi aneuploidi, useat syöpäsolut ilmentävät korkeat kromosomin mis-erottelu (eli voitto tai tappio kokonaisten kromosomien) kullakin solusyklin, ehto kutsutaan kromosomiin epävakautta tai CIN [4] – [6], joka myötävaikuttaa säilytetään korkea aneuploidia-. Useat tutkimukset ovat yrittäneet tunnistaa vika (t) mitoosi kromosomi eriytymistä mahdollisesti vastuussa CIN. Varhaiset tutkimukset viittasivat puutteita mitoosi tarkistuspiste on tärkein syy CIN [7]. Kuitenkin myöhemmät työ on osoittanut, että useimmat CIN syöpäsolut ovat vankka tarkastuspiste [8] ja niiden reaktio mitoosia häiritsemällä hoitoja on undistinguishable päässä vastetta ei-CIN soluissa [8], [9]. Cytokinesis epäonnistuminen on myös ehdotettu aiemmin mahdollisena syynä CIN [10], [11]. Kuitenkin sytokineesin epäonnistuminen voisi tuottaa yhden polyploidisia tytärsolu, eikä voinut selittää CIN, joka määritellään mis-kromosomien segregaatiota korkeammat. Tämän seurauksena CIN tuottaa sekä korkeita aneuploidian ja suurten erojen kromosomissa kopiomäärä populaatiossa [4], kun taas sytokineesin epäonnistuminen johtaisivat yksinkertaisesti kaksinkertaistaminen kromosomimäärän. Siten sytokineesin epäonnistuminen

sinänsä

voi selittää CIN, ellei sitä seuraa muiden kromosomi mis-erottelu tapahtumat, joissa yksittäinen kromosomeja (eikä koko genomin) ovat mis-eriytyneet. Muut tutkimukset viittasivat multipolarismi mahdollisena syynä CIN [12] – [15], joka perustuu havaintoon, että syöpäsolujen useita sivustoja (tarkistetaan [1]) usein koota moninapaista karan (yleensä mukana sentrosomimäärän vahvistus). Vaikka moninapainen kromosomi eriytymistä seuraisi varmasti laaja kromosomiin mis-erottelu, useat tutkimukset ehdotti, että monet näistä moninapaista solujen saattavat tapahtuu prosessi karan napa yhteensulautumisen /klustereiden [16], [17], joka estäisi massiivinen kromosomi mis -segregation joka olisi liittynyt moninapaista kromosomi eriytymistä. On ehdotettu, että tämä kara napa yhtyminen mekanismi valikoivaa etua soluihin, joiden aneuploidia- tasoja muuten olla niin vakavia johtaa solukuolemaan [18], [19]. Lopuksi, useat tutkimukset ovat löytäneet korkeita taajuuksia Anaphase jäljessä kromosomeja (eli kromosomeja, jotka eivät eroteltava kara napa, mutta jäljessä klo karan päiväntasaajan aikana Anaphase) erilaisissa syöpäsoluissa, mukaan lukien suun syöpäsoluja [20], [21], ihmisen rintasyövän solujen [22], [23], munasarjakarsinoomasolut [24], ja peräsuolen syövän soluja [22]. Yksi näistä tutkimuksista [22] osoittivat myös, että jäljessä kromosomit olivat merotelically suuntautunut (eli niiden Kinetokori oli pakko mikrotubulusten sekä kara navat yhden sijaan). Yhteenvetona, monia vaihtoehtoisia mekanismeja CIN on ehdotettu vuosien aikana; kuitenkin, kattava teoria siitä, miten CIN on säilytetty puuttuu edelleen, ja ei ole selvää, onko mitään korrelaatiota joitakin näistä mekanismeista on olemassa.

Tässä tutkimuksessa käytimme CIN peräsuolen syövän soluja, mallina järjestelmä tutkia mahdollisuutta solumekanismin (t) taustalla CIN. Huomasimme, että CIN solut usein koottu moninapainen karat alussa mitoosia, mutta moninapainen anaphases olivat hyvin harvinaisia, ja lähes kaikki CIN solut jakautuvat bipolaarinen tavalla. Olemme myös havainneet, että kaksisuuntainen Anaphase CIN solut osoittivat korkeita taajuuksia merotelically liitteenä jäljessä kromosomeja. Lisäksi merkittävä osa kaksisuuntainen metafaasivaiheeseen /aikaisin Anaphase CIN solut hallussaan useampia sentrosomimäärän yhdellä sukkulan napojen. Lopulta löysimme korkeat taajuudet merotelic liitetiedostoja moninapaisessa prometaphases. Yhdessä meidän tiedot viittaavat malliin, jonka merotelic Kinetokori liitteitä voidaan helposti perustettu moninapaisessa prometaphases. Useimmat näistä soluista sitten bi-polarisoivat ennen Anaphase puhkeamista, ja jäljellä merotelic liitteitä tuottaisi kromosomi mis-eriytymisen vuoksi Anaphase jäljessä kromosomeja. Ehdotamme tämän sukkulan napojen yhtyminen mekanismi merkittävä tekijä kromosomiin epävakautta syöpäsoluja.

Tulokset

CIN peräsuolen syövän solut hallussaan moninapainen karat sisään prometaphase, mutta ei Anaphase

peräsuolen syöpäsolut voidaan jakaa kahteen ryhmään [5], [25], jotka osoittavat CIN, ja ne, jotka eivät perinteisesti nimetty MIN koska niiden tyypillinen

M

icrosatellite

in

vakautta. Johtuen tämä ominaisuus, peräsuolen syöpä solut ovat erityisen mielenkiintoinen malli tutkimiseen kromosomi mis-erottelu syöpäsoluissa, koska MIN soluja voidaan käyttää kokeellisena kontrollina CIN soluja. Tätä tutkimusta varten valitsimme kaksi CIN peräsuolen syövän solulinjoissa (HT-29 ja SW620) ja yksi MIN peräsuolen solulinja (HCT116). Tunnistaa mitoosi vikoja mahdollisesti vastuussa kromosomi mis-segregaation CIN soluissa, suoritimme immunovärjäytyminen kokeita leimata Kinetokori (käyttäen CREST vasta-aineita) ja mitoosi karat (anti-α-tubuliinin vasta-aineet) CIN ja MIN soluja. Sitten käytetään korkean erotuskyvyn konfokaalimikroskopialla tunnistaa prometaphase puutteita sekä CIN ja MIN-solut (kuvio 1). Huomasimme, että näkyvin prometaphase vika CIN soluissa oli karan multipolarismi ja CIN prometaphase solut osoittivat moninapaista karan (kuvio 1A) taajuuksilla, jotka olivat huomattavasti korkeammat kuin vuonna MIN soluissa (kuvio 1 B). Useimmat moninapaisen karat osoitti kolminapaisena tai tetrapolar morfologia, vaikka moninapaista solut 5-8 karan navat (5,4%, 19,5%, ja 7,9% kaikista moninapaista HCT116, HT-29, ja SW620, vastaavasti) havaittiin myös. Tarkastelimme silloin multipolarismi vuonna Anaphase soluissa, ja totesi, että taajuudet moninapaista karan Anaphase CIN soluissa olivat paljon alhaisemmat kuin todettu prometaphase (kuvio 1 B). Lisäksi, ei ollut eroa MIN ja CIN solujen taajuus moninapaisen anaphases (kuvio 1 B).

. Esimerkkejä MIN (HCT116) ja CIN (HT-29, SW620) prometaphase soluja immunovärjättiin α-tubuliinin (punainen, vasen sarake) ja Kinetokori (vihreä, keskimmäinen sarake). Kaikki kuvat ovat suurin voimakkuus ennusteita pinot optisten osien hankittiin 0,6 um välein kennon läpi Z-akseli. Sulautuneen kuvat näkyvät oikeassa sarakkeessa. Kunkin solulinjan, esimerkiksi kaksisuuntainen prometaphase ja yksi moninapaista prometaphase on esitetty. Mittakaava, 5 um. B. taajuudet prometaphase ja Anaphase solujen moninapaisen karat. Tiedot kuvassa edustavat keinot ja keskivirheet (palkit) neljästä itsenäisestä kokeesta. Moninapainen CIN prometaphases olivat huomattavasti useammin kuin moninapaista MIN prometaphases (χ

2 testi, P 0,001 sekä HT-29 ja SW620 verrattuna HCT116). Kuitenkin moninapainen CIN anaphases tapahtui matalilla taajuuksilla, jotka eivät poikkea moninapaista MIN anaphases.

Sekä CIN ja MIN solujen jakautuessa on kaksisuuntainen tavalla, mutta mitoosin kestää pidempään CIN soluissa

matalat taajuudet on moninapainen karan Anaphase CIN soluissa ehdotti, että moninapainen prometaphases ehkä ole täydellinen moninapaista jako, mutta saattaa sen sijaan kohdata eri kohtalot. Jotkut mahdollisuuksia ovat mitoosi pidätys, mitoosi solukuoleman, tai mitoosi luistoa. Määrittämään mahdollinen kohtalo (t) mitoosi CIN syöpäsoluja, suoritimme nopeutus kokeita. Kussakin kokeessa useita näkökenttien valittiin ja kuvantaa faasikontrastimikroskopiaan kanssa 20 × tavoite käänteismikroskoopilla varustettu täysin automatisoitu vaiheessa. Kuvat otettiin 30 s välein kolmen tunnin ajan. Aikaviivekytkin elokuvia myöhemmin analysoitiin keston mitoosin ja kohtaloa solujen päästä mitoosin aikana tallennuksen. Kuten odotettua meidän kiinteän solun tiedot (Fig. 1 B), me harvoin kromosomi eriytymistä esiintyvän moninapainen tavalla (kuvio 2A). Useimmissa soluissa, kromosomit jaotella kahteen ryhmään vastakkaisilla puolilla solun, ja yksi cytokinetic vako niiden väliin muodostuu (Video S1). Solujen lukumäärä näytteille moninapaista kromosomi eriytymistä meidän elävien solujen kokeissa (kuvio 2A) ei ollut merkitsevästi erilainen (χ

2, P 0,37 kaikkien kolmen solulinjat) lukumäärästä moninapaista Anaphase solujen löysimme kiinteä solussa kokeissa (kuvio 1 B). Lisäksi olemme havainneet, että 40-67% CIN solujen näytteille moninapaista kromosomi erottelu ei saatu sytokineesiin (kuvio 2A), kun taas ei ollut yhtään sytokineesin epäonnistumisen soluissa näytteille kaksisuuntaisen kromosomi eriytymistä. Lopuksi, emme löytäneet mitään viitteitä pysyviä mitoosi pidätys, solukuoleman aikana mitoosin tai mitoosi luistoa. Nämä tulokset osoittavat, että suurin osa kromosomin epävakaus CIN solut on peräisin kromosomista erottelu vikoja soluissa jakamalla on kaksisuuntainen tavalla ja täyttämällä solunjakautumisen. Meidän live-Solukokeita paljasti myös, että aika mitoosia mitattuna kulunut aika alkamisesta solun pyöristämistä Anaphase puhkeamista, oli merkitsevästi pidempi CIN soluissa verrattuna MIN soluihin (taulukko 1), samalla tavalla kuin mitä muut ovat löytäneet muut syövän solulinjat [26].

. Taajuudet solujen näytteille moninapaista kromosomi eriytymistä faasikontrasti- nopeutus kokeita. B. Taajuudet bipolaaristen Anaphase MIN (HCT116) ja CIN (HT-29, SW620) solut jääneet kromosomeja. Tiedot kuvassa edustavat keinot ja keskivirheet (palkit) neljästä itsenäisestä kokeesta. Taajuudet Anaphase laahaa kromosomien olivat merkittävästi korkeammat CIN kuin MIN soluja (χ

2 testi, P 0,001 sekä HT-29 ja SW620 verrattuna HCT116). C. Esimerkkejä MIN (HCT116) ja CIN (HT-29, SW620) Anaphase soluja immunovärjättiin α-tubuliinin (punainen, ensimmäinen sarake) ja Kinetokori (vihreä, toinen sarake). Kuvat ovat suurin voimakkuus ennusteita pinot optisten osien hankittiin 0,6 um välein kennon läpi Z-akseli. Sulautuneen kuvat näytetään kolmannessa sarakkeessa. Kunkin solulinjan, esimerkiksi normaalin anafaasia ja anafaasia kanssa jäljessä kromosomi on esitetty. Pylväs oikeassa reunassa näkyy solut jääneet kromosomien yhdellä polttopistetasoon, jossa kontrasti on parannettu korostamaan merotelic kytkennät jäljessä kromosomin Kinetokori. Mittakaava, 5 um.

Bipolar Anaphase CIN soluilla korkeita taajuuksia merotelically liitteenä jääneillä kromosomien

Kuten edellä on kuvattu, multipolarismi oli yleinen CIN prometaphase soluissa, mutta se harvoin havaittu Anaphase (kuvio 1 B), ja suurin osa CIN solujen erillisiä niiden kromosomien bipolaarista tavalla (kuvio 2A). Tämä osoitti, että moninapainen kromosomi erottelu on epätodennäköinen syy kromosomin epävakautta CIN soluissa, ja ehdotti, että virheet aikana esiintyvät kaksisuuntainen kromosomi eriytymistä olivat todennäköisin syy CIN. Yksilöidä mahdollisia vikoja, käytimme korkean resoluution konfokaalimikroskopia analysoida Anaphase solujen immunovärjättiin Kinetokori ja mikrotubuleihin (kuvio 2C). Huomasimme, että kaksisuuntainen CIN Anaphase solujen riivaamaa merotelically liitteenä jääneillä kromosomeja (eli kromosomeja, että jäljessä on kara päiväntasaajaa sijasta erottelevat kara napa, ja jonka Kinetokori oli pakko mikrotubulusten nippuja sekä kara navat yhden sijaan; kuvio 2C , oikea palsta) korkeammilla taajuuksilla kuin MIN-soluja (kuvio 2B). Mielenkiintoista on, että taajuudet anafaasia solujen jääneet kromosomit olivat hyvin samanlaisia ​​kuin taajuudet moninapaisen prometaphase solujen (vertaa kuvio 1 B, jossa kuvio 2B).

Sekä moninapainen ja kaksisuuntaisen CIN soluilla useita sentrosomien

matalilla taajuuksilla on moninapainen anaphases verrattiin moninapaista prometaphases (kuvio 1 B) ja kaksisuuntaisen kromosomin erottelua havaittu elävissä soluissa (kuvio 2A) todetaan, että suurin osa moninapaisen karat voi bipolarize ennen anafaasia puhkeamista. Tämän hypoteesin testaamiseksi teimme γ-tubuliinin värjäytymistä yhdessä mikrotubulusten ja Kinetokori immunovärjäys CIN soluilla eri vaiheissa mitoosin (Kuva 3A-B). Korkean resoluution konfokaalimikroskopia paljasti, että prometaphase CIN soluissa, γ-tubuliinin värjäytymistä oli läsnä kaikissa karan napojen yli 95% soluista (kuvio 3A). Seuraavaksi tarkastelimme kaksisuuntainen metafaasissa /varhainen Anaphase soluja (kuvio 3B) ja totesi, että huomattava määrä soluja näytteillä useita γ-tubuliinia positiivisia pisteitä yhdellä sukkulan napojen (kuva 3B-C), mikä viittaa siihen, että jotkut karan napojen läsnä moninapainen prometaphase soluissa saattaa siirtyä lähekkäin myöhemmässä mitoosi vaiheissa lähettämään kahta keskittynyt kara pylväät, ja siten kaksisuuntainen kara. On huomattava, että havaittu taajuudet (6,8% ja 10,5% HT-29 ja SW620, vastaavasti) voisivat aliarvioi todellisen määrän karan napojen meneillään tämän yhtyminen prosessi, koska jotkut niistä voivat liikkua niin lähellä toisiaan näkyvät yksi γ-tubuliinin värjäystä.

kuvio esittää esimerkkejä moninapaisen prometaphase (A) ja kaksisuuntaisen metafaasissa (B) CIN-solut immunovärjättiin α-tubuliinin, Kinetokori, ja γ-tubuliinia. Kuvissa saatiin yhdistämällä enimmäisvoimakkuutta ennusteita joko α-tubuliinin ja CREST (Kinetokori) kuvia (vasen sarake) tai α-tubuliinin ja γ-tubuliinin kuvia (oikea sarake). A. Useimmat moninapainen prometaphase soluja (tarkat prosenttiosuudet näkyy oikeassa alakulmassa oikean paneelit) osoitti γ-tubuliinin värjäystä lainkaan kara navat. B. Esimerkkejä kaksisuuntainen metafaasivaiheeseen CIN soluja useita sentrosomien yhdellä sukkulan napojen (nuolet at γ-tubuliinia värjättyä pistettä). Mittakaava, 5 um. C. Taajuudet kaksisuuntainen metafaasivaiheeseen /aikaisin Anaphase CIN soluja, joilla useita sentrosomien (visualisoituina γ-tubuliinin värjäys) yhdellä sukkulan napojen.

Korkeammat taajuudet merotelic liitetiedostoja moninapainen vs. kaksisuuntainen prometaphase CIN solut

Useat γ-tubuliinin signaalien karan napojen kaksinapaisen metafaasivaiheeseen CIN soluja yhdessä esiintyminen jäljessä kromosomien kaksisuuntaisen anaphases taajuuksilla että muistuttavat läheisesti taajuudet moninapaista prometaphases, ehdotti, että merotelic liitteitä voi olla valikoivasti muodostuu moninapainen prometaphase soluissa, jotka myöhemmin bi-polarisoivat by kara napa yhtyminen. Tämän hypoteesin testaamiseksi käytimme korkearesoluutioinen konfokaalimikroskopia yhdistettynä 3-D visualisointi ja kuvankäsittely (katso materiaalit ja menetelmät lisätietoja) tunnistamiseksi merotelic Kinetokori kylmässä saaneilla (aiheuttaa ei-Kinetokori mikrotubulusten purkaminen, mutta säilyttää Kinetokori mikrotubulushaarojen ) prometaphase CIN solut immunovärjättiin Kinetokori ja mikrotubulusten (kuvio 4A-D). Selvitimme määrä merotelic Kinetokori kaksisuuntaisen vs. moninapainen prometaphase CIN soluja tunnistamalla kaikki Kinetokori sidottu kaksi mikrotubulusten nippua suunnattu vastakkaisiin suuntiin, ja totesi, että moninapainen prometaphase solut, oli merkittävästi suurempi määrä merotelic liitetiedostoja kuin kaksisuuntainen prometaphase soluja (kuvio 4E ), mikä viittaa merotelic liitetiedostoja kuten moninapaisessa prometaphases merkittävänä lähteenä jäänyt kromosomien kaksisuuntainen Anaphase soluissa.

. Yhden polttotasoilmiöksi käsittelemättömän HT-29 moninapaisen prometaphase. Mittakaava, 2,5 pm. B. Sama solu ja sama polttotasoilmiöksi kuin (A) saatu jalostuksen jälkeen kuvien kahden kanavan erityisellä suodatus, yhdistäminen, ja tasoitus (katso materiaalit ja menetelmät lisätietoja). Merotelic Kinetokori näkyy kehystetty alue. Kts: Kinetokori. MT: mikrotubuluksia. C. suhde näkymä polttotasoilmiöksi esitetty (A) ja (B). Alueet rinnakkaisuus välillä Kinetokori ja sen mikrotubulusten nippu (t) näkyy vihreänä. D. Laajentuminen (400%) on kehystetty alue (B). E. keskimäärin merotelic Kinetokori kaksisuuntaisen vs. moninapainen prometaphase CIN soluja. Moninapainen prometaphases hallussaan huomattavasti enemmän merotelic Kinetokori kuin kaksisuuntainen prometaphases (t-testi, P 0,001 molemmissa solulinjoissa).

Keskustelu

Cytokinesis vika ei edistä CIN

Cytokinesis vika on ehdotettu aiemmin mekanismina vastaavien aneuploidiaan syöpäsoluja [10], [11]. Itse asiassa useat tutkimukset ovat osoittaneet, että polyploidia aiheuttama kokeellisesti estämällä sytokineesi, voi johtaa pahanlaatuisiksi ja kasvaimen kehittymisen [27], [28]. Kuitenkin on todettava, kuten johdannossa, sytokineesin epäonnistuminen

sinänsä

ei riittäisi selittämään CIN, eli korkea kromosomi mis-erottelua hinnat. Kuitenkin sytokineesin vika saattaa olla osasyynä CIN, näin me määritetty taajuus sytokineesin epäonnistumisen sekä soluissa näytteille kaksisuuntainen kromosomi eriytymistä ja solujen kolminapaisena kromosomi eriytymistä. Emme koskaan havaittu sytokineesiin epäonnistuminen soluissa olevien kaksisuuntaisen solunjakautumisen ja tämä ilmiö vain tapahtui noin puolet solujen käynnissä moninapainen solunjakautumista (kuvio 2A). Koska hyvin harvat soluilla moninapaista kromosomi eriytymistä, havaitut hinnat sytokineesin epäonnistumisen muodostavat hyvin harvinainen tapahtuma koko solupopulaation. Siten sytokineesin epäonnistuminen ei selitä sekä korkeat kromosomin väärin erottelu havaittu CIN soluissa [4], [5] sekä korkeat jäljessä kromosomien löytyy syöpäsoluja [20] – [24] (kuvio 2B). Vaikka siis sytokineesin epäonnistuminen voisi edustaa harvinaista, varhainen tapahtuma kasvainten kehittymiseen [27], [28], se ei näytä edistävän merkittävästi CIN syöpäsoluja myöhemmissä vaiheissa syövän etenemisen.

moninapaisuus ja moninapainen kromosomi erottelu CIN syöpäsoluissa

Monet syöpäsolut on aiemmin osoitettu olevan sentrosomimäärän vahvistus [12], [15], [29], [30], ja sukkularihmaston multipolarismi on havaittu syövän soluja eri sivustoja [1], [12], [15], [20], [21], [24], [29] – [34]. On ehdotettu, että moninapainen kromosomi erottelu tuottaisi pitkälti aneuploidi tytär soluja, jotka eivät todennäköisesti selviä myöhemmin solusykleihin [18], [19]. Todellakin, meidän elävien solujen kokeet osoittivat, että moninapainen solunjakautumisen on harvinainen tapahtuma CIN soluissa (kuvio 2A). Lisäksi tuoreessa tutkimuksessa kävi ilmi, että moninapainen solunjakautumisen CIN soluissa johtaa joko solukuoleman tai solusyklin pysähtymiseen [35]. Se oli aiemmin ehdottanut, että moninapainen syöpäsolut suoritetaan bipolarization prosessi, joka tapahtuisi kautta sentrosomimäärän klusterointia, ja johtaisi kaksisuuntainen kromosomiin eriytymistä [16] – [18]. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että useat pelaajat voivat olla mukana edistämässä sentrosomimäärän klusterointi (tarkistetaan [36]). Näitä ovat aktiini liittyviä mekanismeja [16], dynein [17], kinesiiniin 14s (Fcd /Haset) [16], [37], ja ehkä muut proteiinit /mekanismien [16], [36], [37]. Viimeaikaiset tutkimukset [16], [26], [37] ovat myös ehdottaneet mahdollisen roolin kehräkokoonpanon tarkistuspiste salliessaan ajoissa karan bipolarization vuonna moninapaistuvassa soluissa, kuten Mad2 esto esti kara bipolarization [16], [37] ja kiihtyi mitoosi poistumista moninapainen soluissa [26]. Suostumuksella Näissä tutkimuksissa huomaamme, että solut korkeammilla taajuuksilla moninapaista karan kuluttaa keskimäärin pidempään kertaa mitoosin (taulukko 1). Kuitenkin Mad2 esto kiihdyttää mitoosin poistuminen riippumatta karan napaluku ja Kinetokori kiinnitys [38] – [40], joten sen vaikutus moninapaista kara bi-polarisaatio voi yksinkertaisesti olla toissijainen vaikutus. Olemme myös havainneet, että moninapainen soluilla suurempi määrä merotelic Kinetokori. Kuitenkin merotelic liitteitä ei havaita karan kokoonpano tarkistuspisteen (tarkistetaan [1]), ja siksi se näyttää epätodennäköiseltä olevan syynä mitoosi viive. Toisaalta, CIN syöpäsolut ovat liiallinen kromosomi numeroita, joten se on helppo kuvitella, että saavutetaan vakaa liitetiedostoja kaikille kromosomeja kestää kauemmin tällaisissa soluissa verrattuna kaksisuuntainen diploidisoluissa. Kuitenkin, Yang et ai. [26] osoittivat äskettäin, että kokeellisesti syntyy moninapainen diploidi RPE1 soluja kestää kaksi kertaa niin kauan tulla Anaphase verrattuna niiden kaksisuuntainen kollegansa, mikä viittaa siihen, että kasvu sentrosomimäärän saattaa riittää viivyttämään Anaphase puhkeamista. Kirjoittajat ehdottivat, että läsnäolo useiden mikrotubulusten asters saattaa hämmentää vakautta Kinetokori liitteitä [26], mikä johtaa kasvuun tarvittava aika loppuun Kinetokori liitetiedoston, ja näin pidentämällä mitoosin. Tämä on kiehtova mahdollisuus, mikä täytyy testata tulevaisuudessa kokeissa. Lopuksi miten ylimääräinen sentrosomien viivästyttää Anaphase puhkeamista on vielä epäselvä, mutta nämä tutkimukset viittaavat siihen, että sekä ylimääräiset kromosomit ja ylimääräinen sentrosomien CIN syöpäsoluissa voisi edistää kasvua keskimääräistä aikaa mitoosissa, jonka aikana moninapainen solut bipolarize kautta karan pole yhtyminen. Sentrosomimäärän klustereiden liittyvä kara bi-polarisaatio oli aiemmin ehdottanut antaa syöpäsolujen kanssa valikoivan edun, joka estäisi massiivinen kromosomi mis-erottelua ja mahdollistaa syöpäsolujen pitää jakamalla vaikka läsnä ylimääräisiä sentrosomien [18], [19]. Siten aiemmat tutkimukset ehdottanut tällaista sukkulan napojen yhtyminen prosessia mekanismi, jolla estetään virheellinen kromosomi eriytymistä. Käänteisesti, ehdotamme täällä, että moninapainen kehräkokoonpanon seuraa sukkulan napojen yhtyminen on merkittävä mekanismi kromosomin mis-segregaation CIN syöpäsoluissa (katso seuraava kohta on kuvattu yksityiskohtaisesti meidän ehdotetun mallin).

syöpäsolun moninapaisuus ja merotelic Kinetokori kiinnitys: kaksi puolta saman kolikon

vähäinen määrä moninapaista anaphases verrattuna moninapaista prometaphases (kuvio 1 B), vähäinen määrä moninapaista solunjakautumisten (kuvio 2A), ja läsnäolo useita γ tubuliini-positiivisia signaaleja yhden karan navat metafaasissa /alussa anafaasia CIN-soluja (kuvio 3B-C), viittaavat siihen, että suurin osa moninapaisen prometaphases tapahtuu prosessi, karan pole yhteensulautumisen ennen anafaasia puhkeamista, kuten aiemmin on ehdotettu [16] – [19 ].

Ehdotamme, että kun CIN syöpäsolut aluksi koota moninapaista karat, yksi Kinetokori ovat todennäköisemmin kuin ne olisivat sisällä kaksisuuntainen kara kohdata (kuvio 5A), ja kiintyy (kuvio 5B), kaksi kara navat (merotelic liite). Näin ollen, moninapainen prometaphase solut voidaan olettaa olevan merotelic liitteitä verrattuna kaksisuuntaisen prometaphases. Itse asiassa huomasimme, moninapainen prometaphase solujen olevan enemmän merotelic Kinetokori verrattuna kaksisuuntaisen prometaphases (kuvio 4). Kuten edellä on kuvattu, moninapainen karat todennäköisesti bipolarize kautta karan napa yhteensulautumisen menetelmä (kuvio 5B-C) ennen anafaasia puhkeamista. Vaikka korjaus mekanismeja merotelic Kinetokori kiinnitys olemassa [39], [41], [42], tämä Kinetokori mis-kiinnitys ei havaitse mitoosi tarkastuspiste [43], [44], ja solut voivat tulla Anaphase ennen aukottoman korjausta [ ,,,0],39], [43]. Koska solut, jotka ohimenevästi koota moninapaista karat alkaisi pois enemmän merotelic liitetiedostoja verrattuna kaksisuuntainen soluihin (kuvio 4 ja 5B), lisää tällaisten mis-liitteet odotetaan jatkuvan läpi Anaphase ja tuottaa jäljessä kromosomeja (eli kromosomeja, että jäljessä on kara päiväntasaajan sijaan erottelevat kara napa, kuvio 5D), ja siten kromosomi mis-erottelua ja aneuploidia-. Yllättäen olemme myös havainneet, että taajuudet anafaasia solujen merotelically suuntautunut jäljessä kromosomit olivat hyvin samanlaisia ​​kuin taajuudet moninapaisen prometaphase solujen (vertaa kuvio 1 B ja kuvio 2B), mikä viittaa siihen, kiehtova mahdollisuus, että suurin osa jäljessä kromosomit löytyy niitä soluja, jotka alun perin koota moninapainen karat. Yhteenvetona, kun taas kara multipolarismi ja Anaphase laahaavat kromosomit oli aikaisemmin ehdotettu jotka eivät liity syiden CIN, osoitamme täällä ensimmäistä kertaa, että suuri joukko merotelic Kinetokori muodossa moninapaistuvassa prometaphase soluissa, mikä paljastus läheinen yhteys multipolarismi ja Anaphase jääneet kromosomit .

. Sisällä moninapaista kara, yksi Kinetokori on todennäköisesti kohtaavat kaksi kara napaa kuin se olisi bipolaarinen kara. B. Koska moninapaista karan geometria, yksittäinen Kinetokori voi helposti sitoa mikrotubuluksia peräisin kahdesta karan napaa sijasta vain yksi napa. Sen jälkeen perustetaan merotelic Kinetokori liitetiedoston, sukkularihmaston bi-polarizes menetelmällä Karan napa yhteensulautuminen (tai sentrosomimäärän klustereiden). C. Merotelic Kinetokori kiinnitys voi jatkua läpi metafaasissa ja osaksi Anaphase. D. aikana Anaphase, The merotelic Kinetokori kiinnitys voi synnyttää jäljessä kromosomiin.

Meidän tulisi huomata, että vaikka paljon alemmilla taajuuksilla kuin CIN soluissa, huomasimme molemmat moninapaista prometaphase karan (kuvio 1 ) ja Anaphase jäljessä kromosomeja (kuvio 2B-C) HCT116 (MIN) soluja. Kuitenkin nämä solut on aiemmin osoitettu, ettei näytteille CIN [4], [22], ja heille näytettiin eivät siedä kokeellisesti aiheuttama kromosomin mis-erottelu [22], mikä viittaa siihen, että CIN on seurausta yhdistelmästä korkea kromosomi mis -segregation hinnat (ei havaittu HCT116-soluissa) ja joitakin muita fenotyyppisiä ominaisuus, joka tekee solut sietokykyisille aneuploidia- [22].

Future kokeita pitäisi tarkoituksena on testata mallimme ja sen ennustaminen, että esto kara napa yhteensulautumisen pitäisi johtaa matalammilla taajuuksilla jälkeenjääneisyyden kromosomien kaksisuuntainen Anaphase soluissa. Time-lapse kuvantaminen solujen leimatun Kinetokori ja mikrotubuleihin vahvistaisi tapahtumaketju Tässä ehdotettu (kuva 5) jos merotelically kiinnitetty Anaphase laahaavat kromosomeja havaittiin useammin soluissa alkaen mitoosin moninapainen karan verrattuna soluihin aloittamassa kaksisuuntaista karat. Lisäksi sukkulan napojen klustereiden voitiin estää irrotettavissa kara multipolarismi alkaen Anaphase laahaavat kromosomeista, ja siten osoittaa välinen syy-yhteys näiden kahden ilmiön. Esimerkiksi suorittamalla genominlaajuisten RNAi näyttö Drosophila S2 soluissa, Kwon et ai. [16] löydetty monia eri geenit eri solun prosesseja, kuten sukkulan napojen organisaatio, solujen muoto ja polaarisuus, ja soluadheesiota, olla mukana sentrosomimäärän klusterointi. Mukaan meidän malli, hiljentäminen näiden geenien CIN soluissa tulisi tuottaa tuloksena vähentynyttä taajuuksilla jälkeenjääneisyyden kromosomien kaksisuuntaisen anaphases, ja tulevaisuuden kokeet on tarkoituksena on testata tätä hypoteesia. Vaikka käänteinen kokeessa (so vähentäminen merotelic liitteenä moninapainen solut) olisi paljon haastavampaa, joitakin kokeiluja voisi antaa epäsuoria todisteita, että vähentämällä merotelic kiinnitys johtaisi vähenemiseen Anaphase jäljessä kromosomien soluissa että ohimenevästi koota moninapaista kara. Esimerkiksi Anaphase puhkeamista saattaa viivästyä käsittelemällä moninapainen solujen proteasomin estäjä. Aikana proteasomin esto, moninapaisen karat odotetaan bi-polaroida ja merotelic liitteet odotetaan korjattava. Niinpä kun huuhtoutumisen inhibiittorin solut olisi tultava Anaphase ja niillä pienillä taajuuksilla jälkeenjääneisyyden kromosomeja.

Onko jokin muu mekanismi edistää cin?

Emme sulje pois, että muut mekanismit saattavat myötävaikuttaa kromosomi epävakautta syöpäsoluja. Esimerkiksi, tuoreet tutkimukset ehdotti, että mekanismit merotelic Kinetokori korjauksen eivät ole kovin tehokkaita CIN syöpäsoluissa [9], [45].