Jadrové delenie (mitóza) buniek eukaryotických organizmov s replikáciou DNA možno rozdeliť do štyroch hlavných fáz. Nazýva sa druhá hlavná fáza metafáz v priebehu ktorého sa chromozómy sťahujú v špirále a sú umiestnené v rovníkovej rovine s približne rovnakou vzdialenosťou od oboch protiľahlých pólov. Vretenové vlákna sú spojené s centromérami chromozómov z oboch pólov.
Čo je to metafáza?
Metafáza je druhá z celkovo štyroch hlavných fáz, do ktorých je možné deliť jadro delenia eukaryotických buniek nazývané mitóza. Počas metafázy je charakteristické usporiadanie chromozómov v tzv. Rovníkovej rovine alebo doske metafázy.
Každý jednotlivý chromozóm pozostáva zo štyroch chromatidov, z ktorých dva sú „identické“. Chromatidy sú spočiatku držané pohromade spoločnou centromérou. Na centromerách sa tvoria malé proteínové štruktúry, na ktoré sa pripájajú vlákna vretenových tyčí, aby vytiahli sesterské chromatidy na opačné póly. Oddeľovanie chromatidov je už súčasťou anafázy, ktorá nasleduje po metafáze.
Počas metafázy sa pripravujú všetky prípravky, ktoré sú potrebné na oddelenie chromatidov od centromér, aby sa dali pritiahnuť na póly. Len vtedy, keď sú všetky centroméry spojené s príslušnými pólovými vláknami alebo mikrotubulami, väzby chromatidov na ich centromere sa uvoľnia tak, že sa začne ich posun k príslušnému pólu.
Funkcia a úloha
V ľudskom tele pretrváva potreba rastu založeného na bunkovej reprodukcii, ktorá väčšinou vychádza z princípu bunkového delenia. V jadrových bunkách jednoduchých a mnohobunkových organizmov (eukaryoty) delenia zahŕňajú delenie cytoplazmy a ich bunkových jadier.
Dve dcérske bunky produkované počas delenia sú identické vo svojich diploidných chromozómových sadách s príslušnou „materskou bunkou“, takže rast určitých tkanív v tele je teoreticky neobmedzený na základe delenia neexuálnych buniek, pokiaľ proces delenia nie je prerušený alebo zastavený látkami inhibujúcimi rast.
Proces bunkového delenia je tiež spojený s procesom nukleárneho delenia, ktorý je známy ako mitóza. V rámci mitózy je druhá z celkovo štyroch hlavných fáz známa ako metafáza. Je to dôležité spojenie v procese základného delenia. Metafáza je dôležitá na to, aby sa chromatidy dvojitej sady chromozómov umiestnili v rovníkovej rovine alebo metapláte takým spôsobom, aby ich bolo možné pomocou mikrotubulárnych filamentov kresliť v smere dvoch pólov v nasledujúcej anafáze.
Obzvlášť dôležitou funkciou metafázy je kontrola (kontrolný bod) a sledovanie vlákien vretena (mikrotubulov) vychádzajúcich z pólov. Musí sa zabezpečiť, aby boli mikrotubuly pripojené k „správnej“ centromere. To zaisťuje, že dve sady chromozómov, ktoré sú zoskupené na póloch počas nasledujúcej anafázy, sú úplne identické. To je možné dosiahnuť len tak, že sa chromatid chromozómu na každom z dvoch pólov po rozdelení jadra.
Ak by sa napríklad na jednom z dvoch pólov nachádzali dva identické sesterské chromatidy a na druhom póle by chýbali, viedlo by to k závažným narušeniam s nemožnosťou ďalšieho rastu buniek alebo nekontrolovaného rastu. V prípade buniek parenchýmu by došlo k strate špecifickej funkčnosti buniek.
Choroby a choroby
Mitóza predstavuje veľmi komplexný proces, ktorý zahŕňa riziko chýb v replikácii reťazcov DNA a distribúciu chromatidov na obidvoch póloch, čo má niekedy ďalekosiahle následky. Napríklad „nesprávne“ prichytenie mikrotubulov k kinetochorom centromérov sa môže vyskytnúť pomerne často. Napríklad určité kinetochory môžu zostať voľné, t. J. Nie sú spojené s mikrotubulou, alebo sú obidve chromatidy spojené s mikrotubulami toho istého pólu v ich centromerách. Jedna z najdôležitejších funkcií metafázy spočíva v kontrole „správnosti“ a úplnom pripojení mikrotubulov k kinetochore.
Oddeľovanie chromozómov v anafáze sa normálne uvoľňuje len vtedy, keď je kontrola vlákien vretena úspešná a všetky kinetochory signalizujú správne spojenie. Mitotický kontrolný bod je implementovaný skupinou špecializovaných proteínov, ktoré potláčajú alebo preplývajú pri prechode na anafázu, ak adhézia nezodpovedá cieľovej hodnote. Tento postup je do istej miery porovnateľný so zastávkou v boxe vo Formule 1, keď všetci štyria montéri musia po výmene kolies nahlásiť ukončenie, aby sa vodič Formuly 1 mohol znovu začať.
Ďalší väčší problém vzniká, keď sa pri rozbíjaní reťazcov DNA vyskytnú chyby. To môže viesť k strate funkcie buniek ak nepretržitému, rýchlemu alebo pomalému postupovaniu ďalších mitóz, ktoré už nereagujú na vlastné inhibítory rastu tela. Neinhibovaný rast charakterizuje benígne (benígne) alebo malígne (malígne) nádory.
Ďalšie problémy môžu vzniknúť pri metylácii DNA. Keď sa reťazce DNA štiepia, aktivita DNA metyltransferáz môže viesť k pridaniu metylových skupín (-CH3) k DNA. Tento postup nezodpovedá génovej mutácii v konvenčnom zmysle, ale zodpovedá epigenetickej zmene v postihnutom géne. „Génová metylácia“ zvyčajne vedie k fenotypovo rozpoznateľným zmenám u postihnutého jedinca a väčšinou sa prenáša na ďalšiu generáciu buniek - podobne ako dedičnosť.
Miera, do akej sa dá vývoj benígnych a malígnych nádorov a metylácia DNA sledovať spätne k procesom v metafáze, nebola primerane skúmaná.
