Centromere Dysfunction Compromises Mitotic Spindle Pole Integrity
Un dysfonctionnement du centromère compromet l'intégrité du pôle mitotique
Résumé
Centromeres and centrosomes are crucial mitotic players. Centromeres are unique chromosomal sites characterized by the presence of the histone H3-variant centromere protein A (CENP-A) [1]. CENP-A recruits the majority of centromere components, collectively named the constitutive centromere associated network (CCAN) [2]. The CCAN is necessary for kinetochore assembly, a multiprotein complex that attaches spindle microtubules (MTs) and is required for chromosome segregation [3]. In most animal cells, the dominant site for MT nucleation in mitosis are the centrosomes, which are composed of two centrioles, surrounded by a protein-rich matrix of electron-dense pericentriolar material (PCM) [4]. The PCM is the site of MT nucleation during mitosis [5]. Even if centromeres and centrosomes are connected via MTs in mitosis, it is not known whether defects in either one of the two structures have an impact on the function of the other. Here, using high-resolution microscopy combined with rapid removal of CENP-A in human cells, we found that perturbation of centromere function impacts mitotic spindle pole integrity. This includes release of MT minus-ends from the centrosome, leading to PCM dispersion and centriole mis-positioning at the spindle poles. Mechanistically, we show that these defects result from abnormal spindle MT dynamics due to defective kinetochore-MT attachments. Importantly, restoring mitotic spindle pole integrity following centromere inactivation lead to a decrease in the frequency of chromosome mis-segregation. Overall, our work identifies an unexpected relationship between centromeres and maintenance of the mitotic pole integrity necessary to ensure mitotic accuracy and thus to maintain genetic stability.
Les centromères et les centrosomes sont des acteurs mitotiques essentiels. Les centromères sont des sites chromosomiques uniques caractérisés par la présence de l'histone H3-variante de la protéine centromère A (CENP-A) [1]. La CENP-A recrute la majorité des composants des centromères, collectivement appelés le réseau constitutif associé aux centromères (CCAN) [2]. Le CCAN est nécessaire à l'assemblage des cinétochores, un complexe multiprotéique qui fixe les microtubules du fuseau (MT) et est requis pour la ségrégation des chromosomes [3]. Dans la plupart des cellules animales, le site dominant pour la nucléation des MT dans la mitose sont les centrosomes, qui sont composés de deux centrioles, entourés par une matrice riche en protéines de matériel péricentriolaire dense en électrons (PCM) [4]. Le PCM est le site de nucléation de la MT pendant la mitose [5]. Même si les centromères et les centrosomes sont reliés par des MT lors de la mitose, on ne sait pas si des défauts dans l'une des deux structures ont un impact sur la fonction de l'autre. Ici, en utilisant la microscopie à haute résolution combinée à l'élimination rapide du CENP-A dans les cellules humaines, nous avons découvert que la perturbation de la fonction des centromères a un impact sur l'intégrité des pôles du fuseau mitotique. Cela inclut la libération des extrémités négatives de la MT du centrosome, ce qui entraîne une dispersion de la PCM et un mauvais positionnement du centriole au niveau des pôles du fuseau. Sur le plan mécanique, nous montrons que ces défauts résultent d'une dynamique anormale de la MT du fuseau due à des fixations cinétochores-MT défectueuses. Il est important de noter que la restauration de l'intégrité des pôles du fuseau mitotique après l'inactivation des centromères entraîne une diminution de la fréquence de la mauvaise ségrégation des chromosomes. Dans l'ensemble, notre travail identifie une relation inattendue entre les centromères et le maintien de l'intégrité du pôle mitotique nécessaire pour assurer la précision mitotique et donc pour maintenir la stabilité génétique.
Origine : Accord explicite pour ce dépôt