Abstract During prophase, centrosomes need to separate and position to correctly assemble the mitotic spindle. This process occurs through the action of molecular motors, cytoskeletal networks and the nucleus. How the combined activity of these different components is spatiotemporally regulated to ensure efficient spindle assembly remains unclear. Here we show that during prophase the centrosomes-nucleus axis reorients, so that centrosomes are positioned on the shortest nuclear axis at nuclear envelope (NE) breakdown. This centrosomes-nucleus configuration depends on mechanical cues generated by mitotic chromosome condensation on the prophase nucleus. We further show these mechanosensitive cues act through SUN1/2 and NudE+NudEL to enable the polarized loading of Dynein on the NE. Finally, we observe this centrosome configuration favors the establishment of an initial bipolar spindle scaffold, facilitating chromosome capture and accurate segregation, without compromising division plane orientation. We propose that chromosome segregation fidelity depends on the mechanical properties of the prophase nucleus that facilitate spindle assembly by regulating NE-Dynein localization.

Abstract During the initial stages of mitosis, multiple mechanisms drive centrosome separation and positioning. How they are functionally coordinated to promote centrosome migration to opposite sides of the nucleus remains unclear. Imaging analysis software has been used to quantitatively study centrosome dynamics at this stage. However, available tracking tools are generic and not fine-tuned for the constrains and motion dynamics of centrosome pairs. Such generality limits the tracking performance and may require exhaustive optimization of parameters. Here, we present Trackosome, a freely available open-source computational tool to track the centrosomes and reconstruct the nuclear and cellular membranes, based on volumetric live-imaging data. The toolbox runs in MATLAB and provides a graphical user interface for easy and efficient access to the tracking and analysis algorithms. It outputs key metrics describing the spatiotemporal relations between centrosomes, nucleus and cellular membrane. Trackosome can also be used to measure the dynamic fluctuations of the nuclear envelope. A fine description of these fluctuations is important because they are correlated with the mechanical forces exerted on the nucleus by its adjacent cytoskeletal structures. Unlike previous algorithms based on circular/elliptical approximations of the nucleus, Trackosome measures membrane movement in a model-free condition, making it viable for irregularly shaped nuclei. Using Trackosome, we demonstrate significant correlations between the movements of the two centrosomes, and identify specific modes of oscillation of the nuclear envelope. Overall, Trackosome is a powerful tool to help unravel new elements in the spatiotemporal dynamics of subcellular structures.

Summary Accurate centrosome separation and positioning during early mitosis relies on force-generating mechanisms regulated by a combination of extracellular, cytoplasmic, and nuclear cues. The identity of the nuclear cues involved in this process remains largely unknown. Here, we investigate how the prophase nucleus contributes to centrosome positioning during the initial stages of mitosis, by using a combination of cell micropatterning, high-resolution live-cell imaging and quantitative 3D cellular reconstruction. We show that in untransformed cells, centrosome positioning is regulated by a nuclear signal, independently of external cues. This nuclear mechanism relies on the linker of nucleoskeleton and cytoskeleton (LINC) complex that controls the loading of dynein on the nuclear envelope (NE), providing spatial cues for robust centrosome positioning on the shortest nuclear axis, prior to nuclear envelope permeabilization (NEP). Moreover, we demonstrate this mechanism is altered in cancer cells, leading to increased chromosome segregation errors. Our results demonstrate how nuclear-cytoskeletal coupling maintains a robust centrosome positioning mechanism to ensure efficient mitotic spindle assembly.

Brazil is one of the countries most affected by COVID-19, with the highest number of deaths recorded. Brazilian Health Institutions have reported four main peaks of positive COVID-19 cases. The last two waves were characterized by the emergence of the VOC Omicron and its sublineages. This study aimed to conduct a retrospective surveillance study illustrating the emergence, dissemination, and diversification of the VOC Omicron in 15 regional health units (RHUs) in MG, the second most populous state in Brazil, by combining epidemiological and genomic data. A total of 5643 confirmed positive COVID-19 samples were genotyped using the panels TaqMan SARS-CoV-2 Mutation and 4Plex SC2/VOC Bio-Manguinhos to define mutations classifying the BA.1, BA.2, BA.4, and BA.5 sublineages. While sublineages BA.1 and BA.2 were more prevalent during the third wave, BA.4 and BA.5 dominated the fourth wave in the state. Epidemiological and viral genome data suggest that age and vaccination with booster doses were the main factors related to clinical outcomes, reducing the number of deaths, irrespective of the Omicron sublineages. Complete genome sequencing of 253 positive samples confirmed the circulation of the BA.1, BA.2, BA.4, and BA.5 subvariants, and phylogenomic analysis demonstrated that the VOC Omicron was introduced through multiple international events, followed by transmission within the state of MG. In addition to the four subvariants, other lineages have been identified at low frequency, including BQ.1.1 and XAG. This integrative study reinforces that the evolution of Omicron sublineages was the most significant factor driving the highest peaks of positive COVID-19 cases without an increase in more severe cases, prevented by vaccination boosters.

Incorrect kinetochore-microtubule attachments during mitosis can lead to chromosomal instability, a hallmark of human cancers. Mitotic error correction relies on the kinesin-13 MCAK, a microtubule depolymerase whose activity in vitro is suppressed by alpha-tubulin detyrosination - a post-translational modification enriched on long-lived microtubules. However, whether and how MCAK activity required for mitotic error correction is regulated by microtubule tyrosination/detyrosination remains unknown. Here we found that microtubule detyrosination accumulates on correct, more stable, kinetochore-microtubule attachments, whereas constitutively high microtubule detyrosination near kinetochores compromised efficient error correction. Rescue experiments suggest that mitotic errors due to excessive microtubule detyrosination result from suppression of MCAK activity, without globally affecting kinetochore microtubule half-life. Importantly, MCAK centromeric activity was required and sufficient to rescue mitotic errors due to excessive microtubule detyrosination. Thus, microtubules are not just passive elements during mitotic error correction, and their tyrosination/detyrosination works as a mitotic error code that allows centromeric MCAK to discriminate correct and incorrect kinetochore-microtubule attachments, thereby promoting mitotic fidelity.

Abstract As cells prepare to divide, they must ensure that enough space is available to assemble the mitotic machinery without perturbing tissue homeostasis 1 . To do so, cells undergo a series of biochemical reactions regulated by cyclin B1-CDK1 that trigger the reorganization of the actomyosin cytoskeleton 2 and ensure the coordination of cytoplasmic and nuclear events 3 . Along with the biochemical events that control mitotic entry, mechanical forces have recently emerged as important players in the regulation of cell cycle events 4–6 . However, the exact link between mechanical forces and the biochemical pathways that control mitotic progression remains to be established. Here, we identify a mechanical signal on the nucleus that helps set the time for nuclear envelope permeabilization (NEP) and mitotic entry. This signal relies on actomyosin contractility, which leads to nuclear unfolding during the G2-M transition, activating the stretch-sensitive cPLA2 on the nuclear envelope. This contributes to the spatiotemporal translocation of cyclin B1 to the nucleus. Our data demonstrate how nuclear mechanics during the G2-M transition contribute to timely and efficient mitotic spindle assembly and prevents chromosomal instability.