Metafáza

Jaderné dělení (mitóza) buněk eukaryotických organismů s replikací DNA lze rozdělit do čtyř hlavních fází. Volá se druhá hlavní fáze Metafáza v průběhu kterého se chromozomy stahují ve spirále a polohují se v rovníkové rovině s přibližně stejnou vzdáleností k oběma protilehlým pólům. Vřetenová vlákna jsou spojena s centromery chromozomů z obou pólů.

Co je to metafáza?

Metafáza je druhá z celkem čtyř hlavních fází, do kterých lze dělit jádrové dělení eukaryotických buněk, zvané mitóza. Během metafázy je charakteristické uspořádání chromozomů v tzv. Rovníkové rovině nebo metafázové desce.

Každý jednotlivý chromozom se skládá ze čtyř chromatidů, z nichž dva jsou „identické“. Chromatidy jsou zpočátku drženy pohromadě jejich společnou centromérou. Na centromerech se tvoří malé proteinové struktury, ke kterým se připojují vlákna vřetenových pólů, aby přitáhly sesterské chromatidy k opačným pólům. Oddělování chromatidů je již součástí anafázy, která následuje po metafáze.

Během metafázy se připravují všechny přípravky, které jsou nezbytné k oddělení chromatidů od centromerů, aby mohly být přitahovány k pólu. Teprve když jsou všechny centromery spojeny s odpovídajícími pólovými vlákny nebo mikrotubuly, uvolní se vazby chromatidů na jejich centromere, takže začne jejich přemístění k příslušnému pólu.

Funkce a úkol

V lidském těle existuje trvalá potřeba růstu na základě buněčné reprodukce, která většinou vychází z principu buněčného dělení. V jaderných buňkách jednoduchých a mnohobuněčných organismů (eukaryoty) zahrnuje rozdělení rozdělení cytoplazmy a jejich buněčných jader.

Dvě dceřiné buňky, které jsou výsledkem dělení, jsou identické ve svých diploidních chromosomových sadách s příslušnou "mateřskou buňkou", takže růst určitých tkání v těle je teoreticky neomezený na základě ne-sexuálního buněčného dělení, za předpokladu, že proces dělení není přerušen nebo zastaven látkami inhibujícími růst.

Proces buněčného dělení je také spojen s procesem jaderného dělení, který se nazývá mitóza. V rámci mitózy je druhá z celkem čtyř hlavních fází známá jako metafáza. Je to důležité spojení v procesu základního dělení. Metafáza je důležitá pro umístění chromatidů dvojitého chromozomu nastaveného v rovníkové rovině nebo metaplátu takovým způsobem, aby mohly být kresleny mikrotubulárními vlákny ve směru dvou pólů v následující anafáze.

Zvláště důležitou funkcí metafázy je kontrola (kontrolní bod) a monitorování vřetenových vláken (mikrotubulů) vycházejících z pólu. Musí být zajištěno, že mikrotubuly jsou připojeny k „správné“ centromě. To zajišťuje, že dvě sady chromozomů, které jsou seskupeny na pólech během následující anafázy, jsou naprosto identické. Toho lze dosáhnout pouze tím, že chromatid chromozomu bude na každém ze dvou pólů po rozdělení jádra.

Pokud by například byly na jednom ze dvou pólů nalezeny dva identické sesterské chromatidy a na druhém pólu by chyběly, vedlo by to ke značným narušením s nemožností dalšího růstu buněk nebo nekontrolovaného růstu. V případě buněk parenchymu by došlo ke ztrátě specifické funkčnosti buněk.

Nemoci a nemoci

Mitóza představuje velmi složitý proces, který zahrnuje riziko chyb v replikaci řetězců DNA a distribuci chromatidů na obou pólech, což má někdy dalekosáhlé důsledky. Například „nesprávné“ připojení mikrotubulů k kinetochorům centromerů může nastat relativně často. Například určité kinetochory mohou zůstat volné, tj. Nejsou spojeny s mikrotubuly, nebo jsou oba chromatidy spojeny s mikrotubuly stejného pólu v jejich centromerech. Jednou z nejdůležitějších funkcí metafázy je kontrola „správnosti“ a úplného připojení mikrotubulů k kinetochore.

Tahání chromozomů v anafázi se normálně uvolní pouze tehdy, když je kontrola vláken vřetena úspěšná a všechny kinetochory signalizují správné spojení. Mitotický kontrolní bod je implementován skupinou specializovaných proteinů, které potlačují nebo vydělávají při přechodu na anafázu, pokud adheze neodpovídá cílové hodnotě. Tento proces je poněkud srovnatelný se zastávkou v závodě Formule 1, kdy všichni čtyři montéři musí po výměně kol podat hlášení o dokončení, než může řidič Formule 1 začít znovu.

Další větší problém vzniká, když dojde k chybám při rozbíjení řetězců DNA. To může vést ke ztrátě funkce buněk ak neustálému, rychlému nebo pomalému progresování dalších mitóz, které již nereagují na vlastní inhibitory růstu těla. Neinhibovaný růst charakterizuje benigní (benigní) nebo maligní (maligní) nádory.

Další problémy mohou vyplynout z methylace DNA. Když jsou řetězce DNA rozděleny, může aktivita DNA methyltransferáz vést k přidání methylových skupin (-CH3) k DNA. Proces neodpovídá genové mutaci v konvenčním smyslu, ale odpovídá epigenetické změně v postiženém genu. „Genová methylace“ obvykle vede k fenotypově rozpoznatelným změnám u postiženého jedince a většinou se přenáší na další generaci buněk - podobně jako dědičnost.

Míra, do jaké lze vývoj benigních a maligních nádorů a metylaci DNA vysledovat zpět k procesům v metafáze, nebyla dostatečně prozkoumána.