MPS1-mediated activation of AURORA-A is required for efficient correction of erroneous kinetochore-microtubule attachments

Abstract

A segregação precisa dos cromossomas na mitose requer que os cinetocoros-irmãos se liguem a microtúbulos provenientes de polos opostos do fuso (ligações anfitélicas). Devido ao facto de ligações impróprias ocorrerem frequentemente durante a mitose, resultantes da natureza estocástica das interações entre os cinetocoros e os microtúbulos, as células recorrem a mecanismos coordenados pelas cinases AURORA para detetar e corrigir ligações incorretas. A atividade da AURORA-A é particularmente importante para desestabilizar as ligações sintélicas de cromossomas que se encontram próximos do polo do fuso. Neste estudo, relatamos que a proteína MPS1 recrutada para os cinetocoros potencia a ativação da AURORA-A nos centríolos de células de Drosophila S2. Apresentamos provas bioquímicas e celulares de que a MPS1 fosforila a AURORA-A na sua posição T360, o que subsequentemente promove a auto fosforilação ativadora da AURORA-A na alça T (T311). Em concordância com isto, demonstramos que a ativação da AURORA-A nos centríolos aumenta significativamente quando se encontra na proximidade dos cinetocoros e diminui à medida que estes se afastam do polo do fuso em direção ao equador da célula. Notavelmente, a potenciação localizada da atividade da AURORA-A é suprimida em células onde a acumulação da MPS1 nos cinetocoros é experimentalmente impedida. De forma surpreendente, a depleção da MPS1 aumenta dramaticamente a frequência de ligações sintélicas e, simultaneamente, atrasa a congressão dos cromossomas. Estes defeitos são, no entanto, resgatados quando a AURORA-A é tornada constitutivamente ativa (T311D) ou quando a posição T360 é convertida em aspartato mimético de fosforilação (T360D), ou mesmo quando uma versão da MPS1 ligada ao centríolo é expressa. Estes resultados revelam um papel sui generis da MPS1 em auxiliar a AURORA-A na correção de ligações sintélicas de cromossomas polares, que, se não forem resolvidas, podem levar à aneuploidia, um hallmark do cancro.

Faithful chromosome segregation in mitosis requires sister-kinetochores to attach to microtubules from opposite spindle poles (amphitelic attachments). Because improper attachments often occur during mitosis as a result of the stochastic nature of interactions between kinetochores and microtubules, cells use mechanisms orchestrated by AURORA kinases that sense and correct inaccurate attachments. The activity of AURORA-A is particularly important to destabilize syntelic attachments of chromosomes that are near the spindle pole. Here, we report that MPS1 recruited to kinetochores, potentiates the activation of AURORA-A at centrosomes of Drosophila S2 cells. We provide biochemical and cellular evidence that MPS1 phosphorylates AURORA-A in its T360, which subsequently promotes the activating auto-phosphorylation of AURORA-A T-loop (T311). In line with this, we demonstrate that activation of AURORA A at centrosomes increases significantly when at the vicinity of kinetochores and decreases as kinetochores move away from the spindle pole towards the cell equator. Notably, the localized potentiation of AURORA-A activity is supressed in cells where kinetochore accumulation of MPS1 is experimentally impaired. Strikingly, depletion of MPS1 increases dramatically the frequency of syntelic attachments and concomitantly delays chromosome congression. These defects are however rescued when AURORA-A is rendered constitutively active (T311D) or T360 is converted to phospho-mimicking aspartate (T360D), or even when a centrosome-tethered version of MPS1 is expressed. These results unveil a novel role for MPS1 in assisting AURORA-A in the correction of syntelic attachments of polar chromosomes, which, if left unresolved, can lead to aneuploidy, a hallmark of cancer.