Metafāze

Eukariotu organismu šūnu kodola dalīšanos (mitozi) ar replikāciju DNS var iedalīt četrās galvenajās fāzēs. Tiek saukta otrā galvenā fāze Metafāze kura laikā hromosomas savelkas spirālē un novietojas ekvatoriālajā plaknē ar aptuveni vienādu attālumu līdz abiem pretējiem poliem. Vārpstas šķiedras ir savienotas ar hromosomu centrometriem no abiem poliem.

Kas ir metafāze?

Metafāze ir otrā no kopumā četrām galvenajām fāzēm, kurās var sadalīt eikariotu šūnu kodola dalījumu, ko sauc par mitozi. Metafāzes laikā ir raksturīgs hromosomu izvietojums tā saucamajā ekvatoriālajā plaknē vai metafāzes plāksnē.

Katru atsevišķu hromosomu veido četri hromatīdi, no kuriem divi ir "identiski". Sākumā hromatīdi tiek turēti kopā ar kopējo centromēru. Centromeros veidojas nelielas olbaltumvielu struktūras, pie kurām piestiprinās vārpstas polu šķiedras, lai māsas hromatīdus pievilktu pretējiem poliem. Hromatīdu atdalīšana jau ir daļa no anafāzes, kas seko metafāzei.

Metafāzes laikā tiek veikti visi sagatavošanās darbi, kas nepieciešami, lai hromatīdus atdalītu no centromēriem, lai tos varētu pievilkt pie poliem. Tikai tad, kad visi centromēri ir savienoti ar atbilstošajām polu šķiedrām vai mikrotubulām, hromatīdu saites uz to centromēru tiek atbrīvotas tā, ka sākas to pārvietošana uz attiecīgo polu.

Funkcija un uzdevums

Cilvēka ķermenī joprojām ir nepieciešama augšana, kuras pamatā ir šūnu reprodukcija, kas lielākoties seko šūnu dalīšanas principam. Viena un daudzšūnu organismu (eikariotu) kodolu šūnās dalījumi ietver citoplazmas un to šūnu kodolu dalījumu.

Divas meitas šūnas, kas radušās dalīšanas laikā, ir identiskas to diploīdās hromosomu kopās ar attiecīgo "mātes šūnu", tā ka noteiktu audu augšana ķermenī ir teorētiski neierobežota, pamatojoties uz neseksualu šūnu dalīšanos, ja vien dalīšanas procesu nepārtrauc vai nepabeidz augšanu kavējošas vielas.

Šūnu dalīšanas process ir saistīts arī ar kodola dalīšanās procesu, ko sauc par mitozi. Mitozē otro no četrām galvenajām fāzēm sauc par metafāzi. Tā ir svarīga saikne pamata dalīšanas procesā. Metafāze ir svarīga, lai hromosomu dubultā komplekta hromatīdus novietotu ekvatoriālajā plaknē vai metaplātnē tā, lai tos mikrotubulu pavedieni varētu vilkt divu polu virzienā nākamajā anafāzē.

Īpaši svarīga metafāzes funkcija ir pārbaudīt (kontrolpunktu) un uzraudzīt vārpstas šķiedras (mikrotubulas), kas rodas no poliem. Ir jāpārliecinās, ka mikrotubulas ir savienotas ar “pareizo” centromēru. Tas nodrošina, ka divi hromosomu komplekti, kas turpmākās anafāzes ietvaros ir sagrupēti pie poliem, ir absolūti identiski. To var panākt tikai tad, ja pēc kodola sadalīšanas katrā no abiem poliem ir hromosomas hromatīdi.

Ja, piemēram, divi identiski māsu hromatīdi būtu atrodami vienā no diviem poliem, un pie otra staba trūktu, tas radītu ievērojamus traucējumus, kuru dēļ nav iespējams turpināt šūnu augšanu vai nekontrolētu augšanu. Parenhēmas šūnās tiktu zaudēta šūnu īpašā funkcionalitāte.

Slimības un kaites

Mitoze iemieso ļoti sarežģītu procesu, kas saistīts ar kļūdu risku DNS virkņu replikācijā un hromatīdu sadalījumā uz abiem poliem, dažkārt ar tālejošām sekām. Piemēram, “nepareiza” mikrotubulu piestiprināšana pie centromēru kinetochoriem var notikt salīdzinoši bieži. Piemēram, daži kinetohoori var palikt brīvi, t.i., nav savienoti ar mikrotubulu, vai arī abi hromatidi ir savienoti ar viena un tā paša pola mikrotubulām to centromēros. Viena no vissvarīgākajām metafāzes funkcijām ir mikrotubulu pareizas un pilnīgas piestiprināšanas pārbaudei kinetochorā.

Hromosomu atdalīšana anafāzē parasti tiek atbrīvota tikai tad, kad vārpstas šķiedru pārbaude ir veiksmīga un visi kinetochori signalizē par pareizu savienojumu. Mitotisko kontrolpunktu ievieš specializētu olbaltumvielu grupa, kas nomāc vai veic pāreju uz anafāzi, ja adhēzija neatbilst mērķa vērtībai. Process ir nedaudz salīdzināms ar bedres apstāšanos Formula 1 sacīkstēs, kad visiem četriem montieriem pēc riteņu maiņas ir jāziņo par pabeigšanu, pirms Formula 1 braucējs var startēt no jauna.

Vēl viena lielāka problēma rodas, ja tiek pieļautas kļūdas, sadalot DNS šķipsnas. Tas var izraisīt šūnu funkciju zaudēšanu un nepārtrauktu, ātru vai lēnu progresējošu turpmāku mitozi, kas vairs nereaģē uz paša organisma augšanas inhibitoriem. Neaptvertais augšana raksturo labdabīgus (labdabīgus) vai ļaundabīgus (ļaundabīgus) audzējus.

Citas problēmas var rasties no DNS metilēšanas. Kad DNS šķipsnas tiek sadalītas, DNS metiltransferāžu aktivitāte var izraisīt metilgrupu (-CH3) pievienošanu DNS. Process neatbilst gēna mutācijai tradicionālajā izpratnē, bet tas atbilst skartā gēna epiģenētiskajām izmaiņām. "Gēnu metilēšana" parasti izraisa fenotipiski atpazīstamas izmaiņas skartajā indivīdā un lielākoties tiek nodota nākamajai šūnu paaudzei - līdzīgi kā mantojums.

Tas, cik lielā mērā labdabīgu un ļaundabīgu audzēju attīstību un DNS metilēšanu var izsekot procesiem metafāzē, nav pietiekami izpētīts.