35.14 : The Contractile Ring

Kontraktile Ringe bestehen aus Mikrofilamenten und sind für die Trennung der Tochterzellen während der Zytokinese verantwortlich. Die kontraktile Ringassemblierung verläuft zusammen mit anderen Zellzyklusereignissen; Es sind jedoch nur sehr wenige mechanistische Details über das Timing und die Koordination der kontraktilen Ringe mit dem Zellzyklus bekannt.

Eine kleine GTPase, RhoA, steuert die Funktion und den Aufbau des kontraktilen Rings. RhoA gehört zur Ras-Superfamilie der Proteine. Die Aktivierung von Forminen durch RhoA fördert die Bildung von Aktinfilamenten, während die Aktivierung mehrerer Proteinkinasen durch RhoA die Assemblierung und Kontraktion von Myosin II stimuliert. Die Kinasen phosphorylieren die Myosin-Leichtkette und stimulieren die Filamentbildung und die motorische Aktivität. Neben Aktin und Myosin II (Actomyosin) sind auch Septinfilamente an der kontraktilen Ringbildung beteiligt. Septinfilamente stabilisieren den kontraktilen Ring und spielen eine wichtige Rolle bei der Zytokinese der Hefe.

Die Aktivierung von RhoA wird durch einen Guanin-Nukleotid-Austauschfaktor (Rho-GEF) reguliert. Dieses Protein befindet sich in der Rinderegion, wo sich die zukünftige Zellteilung befindet. Die inaktive Form von RhoA ist an das BIP gebunden. Rho-GEF tauscht das an RhoA gebundene BIP mit GTP aus. Durch die Bindung von GTP wird RhoA aktiviert, was wiederum die Bildung von kontraktilen Ringen auslöst.

RhoA reguliert auch die Aktivität des Gerüstproteins Anillin, das eine wesentliche Rolle bei der Bildung kontraktiler Ringe spielt. Während RhoA als Hauptaktivator für den Aufbau des kontraktilen Rings angesehen wird, fungiert Anillin als Hauptorganisator für den Ring, indem es an Aktin, Myosin II, Membranphospholipide, Septin und andere strukturelle und regulatorische Komponenten bindet, die an der Bildung des kontraktilen Rings beteiligt sind.

Die kontinuierliche Schrumpfung des kontraktilen Rings bedeutet, dass er nach und nach eine geringere Anzahl von Aktomyosinfilamenten benötigt, um einen Ring gleicher Dicke zu bilden; daher erfolgt die gleichzeitige Demontage der Aktomyosinfilamente, wenn sich der Ring zusammenzieht. In den letzten Stadien der Zytokinese reifen der kontraktile Ring und die zentrale Spindel mit kompakten Mikrotubuli zum Mittelkörper und zum Mittelkörperring. Der Mittelkörperring führt dann die Abszspaltung der Mutterzelle durch, woraus sich zwei Tochterzellen bilden.