Characterization of the PKD-MFF phosphorylation mutants during mitosis.
La mitosi coordina la divisione dei cromosomi duplicati per produrre cellule figlie geneticamente
identiche. La fedeltà della progressione mitotica è controllata da un meccanismo di sorveglianza
chiamato checkpoint dell'assemblaggio del fuso mitotico (SAC), che ritarda la segregazione
cromosomica in risposta ai centromeri non ancorati ai microtubuli. In alcuni casi particolari, le
cellule possono sfuggire all'arresto mitotico attraverso un processo chiamato slittamento mitotico
o adattamento del SAC, che spesso caratterizza le cellule tumorali aneuploidi.
La distribuzione degli organelli subcellulari durante la divisione cellulare sono fondamentali per
mantenere un genoma stabile. I mitocondri sono organelli dinamici che subiscono scissione,
fusione e trasporto in vari stadi del ciclo cellulare. Più specificamente, la scissione mitocondriale
si basa sulla reclutamento di DRP1 sulla membrana mitocondriale esterna da parte di diversi
recettori, di cui il più caratterizzato è MFF.
In uno studio recente è stato dimostrato che MFF viene fosforilato direttamente da PKD
specificamente durante la mitosi. La fosforilazione di MFF dipendente da PKD è necessaria per
la scissione mitocondriale nella mitosi. In particolare, la fosforilazione di MFF è importante
anche per la segregazione cromosomica e favorisce la sopravvivenza cellulare inibendo
l'adattamento del checkpoint mitotico. Pertanto, la scissione mitocondriale dipendente da
PKD/MFF è fondamentale per il mantenimento dell'integrità genomica durante la divisione
cellulare.
Lo scopo di questo studio era fornire ulteriori evidenze sull'esistenza di un legame diretto tra
l'asse PKD-MFF e la funzione di SAC. A tal fine, abbiamo esplorato i modelli di localizzazione
dei mutanti di MFF all'interno di strutture mitotiche chiave come i cinetocori e il fuso mitotico.
Inoltre, abbiamo indagato come PKD-MFF influisce sui modelli di localizzazione di BUBR1 (un
componente chiave del SAC) ai cinetocori, come indicatore dell'attivazione del SAC. I nostri
risultati propongono che la fosforilazione mediata da PKD sembra essere importante per la
localizzazione parziale di MFF in queste strutture, così come sembra promuovere la
localizzazione di BUBR1 al cinetocore.
Complessivamente, i nostri dati indicano una coordinazione senza precedenti di due processi
finora non correlati: la scissione mitotica mitocondriale dipendente da MFF e la manutenzione
del SAC. Ulteriori indagini in questa direzione fornirebbero importanti informazioni sull'impatto
delle dinamiche mitocondriali finemente regolate sulla segnalazione del checkpoint mitotico e
viceversa.
Mitosis coordinates the division of duplicated chromosomes to produce genetically identical
daughter cells. Fidelity of mitotic progression is controlled by a surveillance mechanism called
the spindle assembly checkpoint (SAC), which delays chromosome segregation in response to
kinetochores that are not attached to spindle microtubules. In particular cases cells can escape
mitotic arrest by a process called mitotic slippage or SAC adaptation, which often characterizes
aneuploid cancer cells.
Remodeling and distribution of subcellular organelles during cell division is also critical for
maintaining a stable genome. Mitochondria are dynamic organelles that undergo fission, fusion
and transport at various cell cycle stages. More specifically, mitochondrial fission relies on the
recruitment of DRP1 (dynamin related protein 1), to the outer mitochondrial membrane by
different receptors, where the most characterized one is MFF (mitochondrial fission factor).
In a recent study it has been shown that MFF is directly phosphorylated by PKD (protein kinase
D), specifically during mitosis. PKD-dependent MFF phosphorylation is required for
mitochondrial fission in mitosis. Specifically, phosphorylation of MFF is also important for
chromosome segregation and promotes cell survival by inhibiting adaptation of the mitotic
checkpoint. Thus, PKD/MFF-dependent mitochondrial fission is critical for the maintenance of
genome integrity during cell division.
The goal of this study was to provide further evidence regarding the existence of a direct link
between the PKD-MFF axis and the SAC function. To this end, we explored the localization
patterns of MFF mutants within key mitotic structures like the kinetochores and the mitotic
spindle. Additionally, we investigated how the PKD-MFF pathway affects the localization
patterns of BUBR1 (a key component of the SAC) at kinetochores, as a redout for SAC
activation. Indeed, our results revealed the PKD-mediated phosphorylation seems to be
important for the partial localization of MFF at these structures, as well as that this
phosphorylation seems to promote the localization of BUBR1 at the kinetochore during
prometaphase.
Collectively, our data indicate an unprecedented coordination of two so far unrelated processes:
MFF-dependent mitotic mitochondrial fission and SAC maintenance. Further investigation to
this direction, would provide important insights into the impact of finetuned mitochondrial
dynamics on mitotic checkpoint signaling and vice versa.