Topoisomerase II and dynamic microtubules solve sister chromatid intertwinings in anaphase

Abstract

At the metaphase-to-anaphase transition, spindle microtubules pull replicated chromosomes to the daughter cells, but full separation of long chromosome arms is achieved in late anaphase. We have created an allelic series of long chromosomes to elucidate the mechanisms involved in long chromosome resolution during mitosis. With this method we have shown that long chromosome cells are sensitized to the loss of genes involved in chromosome structure and segregation. We have discovered that Topoisomerase II is needed during anaphase to resolve distal regions of long chromosomes and that the activity of the microtubule polymerase Stu2 is crucial in the resolution of catenations. Moreover, we have identified the nuclear organization as a new source that contributes to the topological stress accumulated in chromosomes. Thus, topological constraints imposed by chromosome length and nuclear architecture determine the amount of sister chromatid intertwinings that must be resolved by Topoisomerase II and dynamic microtubules during anaphase.

A la transició entre metafase i anafase els microtúbuls del fus mitòtic transporten els cromosomes a les cèl·lules filles, tot i això la separació completa dels braços dels cromosomes no succeeix fins al final dʼanafase. Amb lʼobjectiu dʼentendre com es resolen els cromosomes llargs durant anafase, hem creat una sèrie al·lèlica de cromosomes artificalment llargs. Amb aquesta metodologia hem demostrat que les cèl·lules que contenen cromosomes llargs estan sensibilitzades a la pèrdua de gens involucrats en lʼestructura i la segregació de cromosomes. Hem descobert que la Topoisomerasa II es necesària durant anafase per resoldre les regions distals de cromosomes llargs i que lʼactivitat de la polimerasa de microtúbuls, Stu2, és essencial en la resolució de concatenacions entre cromàtides germanes. A més, hem pogut identificar lʼorganització nuclear com una nova font que contribueix a lʼestrés topològic acumulat als cromosomes. En conclusió, les restriccions topològiques que imposen tant la longitud dels cromosomes com lʼarquitectura nuclear determinen la quantitat de concatenacions entre cromàtides germanes que han de ser resoltes per la Topoisomerasa II i els microtúbuls dinàmics durant anafase.