Metaphase

Kärnindelningen (mitos) av celler från eukaryota organismer med replikering av DNA kan delas in i fyra huvudfaser. Den andra huvudfasen kallas Metaphase i vilka kromosomerna drar sig samman i en spiral och läge i ekvatorplanet med ungefär samma avstånd till båda motsatta polerna. Spindelfibrerna är anslutna till kromosomernas centromerer från båda polerna.

Vad är metafasen?

Metafaset är det andra av totalt fyra huvudfaser i vilka kärnuppdelningen av eukaryota celler, kallad mitos, kan delas upp. Under metafaset är anordningen av kromosomerna i det så kallade ekvatorialplanet eller metafasplattan karakteristiskt.

Varje kromosom består av fyra kromatider, varav två är "identiska". Kromatiderna hålls initialt tillsammans av deras vanliga centromerer. Små proteinstrukturer bildas på centromererna, till vilka fibrerna i spindelpolarna fästs för att dra systerkromatiderna till motsatta poler. Dragning av kromatiderna är redan en del av anafaset som följer metafaset.

Under metafaset görs alla beredningar som är nödvändiga för att ta bort kromatiderna från centromererna för att kunna dras till polerna. Endast när alla centromerer är anslutna med motsvarande polfibrer eller mikrotubuli, frigörs bindningarna av kromatiderna på deras centromerer så att deras förskjutning till respektive pol börjar.

Funktion & uppgift

I människokroppen finns det ett kontinuerligt behov av tillväxt baserat på cellproduktion, vilket mestadels följer principen om celldelning. I kärnbildade celler från enstaka och multicellulära organismer (eukaryoter) inkluderar indelningen delningen av cytoplasma och deras cellkärnor.

De två dottercellerna som är resultatet av uppdelning är identiska i deras diploida kromosomuppsättningar med respektive "modercell", så att tillväxten av vissa vävnader i kroppen är teoretiskt obegränsad på basis av icke-sexuell celldelning, förutsatt att delningsprocessen inte avbryts eller avslutas av tillväxtinhiberande ämnen.

Processen för celldelning är också kopplad till processen för kärndelning, som kallas mitos. Inom mitos är den andra av totalt fyra huvudfaser känd som metafas. Det är en viktig länk i kärnindelningsprocessen. Metafaset är viktigt för att placera kromatiderna i den dubbla uppsättningen kromosomer i ekvatorialplanet eller metaplatet så att de kan dras av mikrotubulärtrådarna i riktningen för de två polerna i det efterföljande anafaset.

En särskilt viktig funktion för metafaset är att kontrollera (kontrollpunkt) och övervaka spindelfibrerna (mikrotubulor) som härrör från polerna. Det måste säkerställas att mikrotubulorna är anslutna till den "korrekta" centromeren. Detta säkerställer att de två uppsättningarna kromosomer som är grupperade vid polerna under det efterföljande anafaset är helt identiska. Detta kan endast uppnås genom att ha en kromatos av en kromosom vid var och en av de två polerna efter att kärnan har delats upp.

Om till exempel två identiska systerkromatider hittades vid en av de två polerna och saknades vid den andra polen, skulle detta leda till betydande störningar med omöjligheten för ytterligare celltillväxt eller okontrollerad tillväxt. När det gäller parenkymceller skulle det förlora cellernas specifika funktionalitet.

Sjukdomar och sjukdomar

Mitos förkroppsligar en mycket komplex process som involverar risken för fel inom replikering av DNA-strängarna och fördelningen av kromatiderna på de två polerna, med ibland vidsträckta konsekvenser. Exempelvis kan "felaktig" fästning av mikrotubulor till kinetokorerna i centromererna uppstå relativt ofta. Exempelvis kan vissa kinetokorer förbli fria, dvs inte anslutna till en mikrotubul, eller båda kromatiderna är anslutna till mikrotubulor med samma pol vid sina centromerer. En av metafasens viktigaste funktioner ligger i att kontrollera för ”korrekt” och fullständig fästning av mikrotubulerna till kinetokoren.

Dragning av kromosomerna i anafaset frigörs normalt bara när kontrollen av spindelfibrerna är framgångsrik och alla kinetokorer signalerar rätt anslutning. Den mitotiska kontrollpunkten implementeras av en grupp specialiserade proteiner som undertrycker eller kontanterar i övergången till anafaset om vidhäftningen inte motsvarar målvärdet. Processen är något jämförbar med ett pitstopp i ett Formel 1-lopp, när alla fyra montörerna måste rapportera att de är klar efter att ha bytt hjul innan Formel 1-föraren kan starta igen.

Ett annat större problem uppstår när misstag görs i att bryta DNA-strängarna. Detta kan leda till en förlust av funktionen i cellerna och till kontinuerliga, snabba eller långsamma fortskridande ytterligare mitoser som inte längre reagerar på kroppens egna tillväxtinhibitorer. Den oinhibiterade tillväxten karaktäriserar godartade (godartade) eller maligna (maligna) tumörer.

Andra problem kan uppstå genom DNA-metylering. När DNA-strängarna är uppdelade kan aktiviteten av DNA-metyltransferaser leda till tillsats av metylgrupper (-CH3) till DNA. Processen motsvarar inte en genmutation i konventionell mening, utan till en epigenetisk förändring i den drabbade genen. "Genmetyleringen" leder vanligtvis till fenotypiskt igenkännbara förändringar hos den drabbade individen och överförs mestadels till nästa generation av celler - liknande en arv.

I vilken utsträckning utvecklingen av godartade och maligna tumörer och DNA-metylering kan spåras tillbaka till processer inom metafaset har inte undersökts tillräckligt.