Caratterizzazione dei mutanti della fosforilazione PKD-MFF durante la mitosi.

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.

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.