ABSTRACT During mitosis the spindle undergoes morphological and dynamic changes. It reorganizes at the onset of anaphase when the antiparallel bundler PRC1 accumulates and recruits central spindle proteins to the midzone. Little is known about how the dynamic properties of the central spindle change during its morphological changes in human cells. Using gene editing, we generated human cells that express from their endogenous locus fluorescent PRC1 and EB1 to quantify their native spindle distribution and binding/unbinding turnover. EB1 plus end tracking revealed a general slowdown of microtubule growth, while PRC1, similar to its yeast orthologue Ase1, binds increasingly strongly to compacting antiparallel microtubule overlaps. KIF4A and CLASP1 bind more dynamically to the central spindle, but also show slowing down turnover. These results show that the central spindle gradually becomes more stable during mitosis, in agreement with a recent ‘bundling, sliding and compaction’ model of antiparallel midzone bundle formation in the central spindle during late mitosis.

The γ-tubulin ring complex (γTuRC) is the major microtubule nucleator in cells. However, the mechanism of its regulation is not understood. Here, we purified human γTuRC and quantitatively characterized its nucleation properties in a TIRF microscopy-based real-time nucleation assay. We find that microtubule nucleation by γTuRC is kinetically inhibited compared to microtubule elongation. Determining the cryo-EM structure of γTuRC at 4 Å resolution reveals an asymmetric conformation with only part of the complex in a 'closed' conformation matching the microtubule geometry. Several factors stabilise the closed conformation. One is actin in the core of the complex and others, likely MZT1 or MZT2, line the outer perimeter of the closed part of γTuRC. The opposed side of γTuRC is in an 'open', nucleation-incompetent conformation, leading to a structural asymmetry, explaining the kinetic inhibition of nucleation by human γTuRC. Our data suggest possible regulatory mechanisms for microtubule nucleation by γTuRC closure.