Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- Varför är mitos nödvändig?
- Stadier av mitos
- Vad är en Kinetochore?
- Skillnader mellan Kinetochores och Nonkinetochore Microtubules
- Funktionen för en Kinetochore
- Kinetochore och Nonkinetochore Interaction
- Kontrollera för fel
- En ny gräns
I eukaryoter delas kroppens celler för att göra fler celler i en process som kallas mitos. Fortplantande organceller genomgår en annan typ av celldelning som kallas meios. I dessa processer kommer celler in i flera faser för att uppnå uppdelning. Kinetochores spelar en viktig roll i celldelningen och säkerställer korrekt distribution av DNA till dotterceller.
TL; DR (för lång; läste inte)
Kinetokorer och icke-kinetokore mikrotubulor är ganska olika i struktur. Båda arbetar tillsammans för att säkerställa korrekt distribution av DNA till dotterceller i celldelning.
Varför är mitos nödvändig?
Eukaryota celler genomgår mitos för nya eller växande vävnader och för asexuell reproduktion. En cell delar upp i två nya dotterceller och delar upp kärnan och kromosomerna för att göra detta. Dessa nya celler är identiska.
För att denna process ska kunna genomföras framgångsrikt måste kromosomantalet bibehållas, vilket betyder att de måste kopieras för varje ny dottercell. Människor har 23 par kromosomer i varje cell. Varje kromosom lagrar DNA. Kromosomparen heter systerkromatider, och den punkt där de möts kallas centromeren.
Stadier av mitos
Celldivisionens mål är att kopiera genetiskt material till nya dotterceller på ett sådant sätt att de kan fungera korrekt. För att detta ska ske måste varje DNA-enhet känna igen, så det måste finnas en koppling mellan den och andra delar av cellen för distribution, och det måste finnas ett sätt att flytta DNA till dotterceller.
Mellan celldelningar är cellen i en fas som heter interfas, som består av det första gapet eller G1 fas, S-fas och det andra gapet eller G2 fas.
Efter intervall börjar mitos med profas. Vid denna punkt kromatin i kärnan dupliceras. De resulterande systerkromatiderna vrids kompakt. De nucleolus försvinner, och en struktur som kallas a slända bildas i cellens cytoplasma, gjord av spindelfibrer.
prometafas följer. I detta steg finns kärnhöljesfragment i cytoplasma. Spindeln mikrotubulieller långa tubliknande proteinsträngar, gå vidare på kromosomerna för att påbörja sitt arbete. Vid den angränsande centromeren mellan systerkromatiderna kallas ett proteinkomplex a kinetochore visas. Mikrotubulor kopplas till den nya strukturen.
I metafasbildas centrosomer vid de motstående cellpolerna. Kromosomerna ordnar sig i en rad. Mikrotubulor sträcker sig mot centrosomerna och en spindel görs. Mikrotubulorna utför anafasbild, flytta kromosomerna tills de är centraliserade på cellens ekvator.
Under anafasDe separerade kromatiderna separeras. Dessa bildar nya kromosomer. Deras centrosomer skjuts isär av mikrotubulor av icke-kinetokor. Kromosomerna flyttas till cellens motsatta ändar.
telofas resulterar i cellförlängning med mikrotubuli från icke-ketokore. De tidigare kärnfragmenten hjälper till att skapa nya kärnor för dottercellerna. Sedan lossnar de tvinnade kromosomerna.
Slutligen, i cytokines, den faktiska cytoplasman i cellen delas upp för att resultera i de nya dottercellerna.
Vad är en Kinetochore?
År 1880 upptäckte anatomisten Walther Flemming fästplatsen för mitotiska spindlar på kromosomer. Detta var kinetokore. På senare tid har mänskliga kinetokorer belysats i snabb takt.
Kinetokore-definitionen i biologi är en proteinkomplex som bildas på kromosomer i deras centrum, i ett område som kallas centromeren. Kinetochores spelar den avgörande rollen för korrekt distribution av DNA till nya dotterceller i mitos.
Detta proteinkomplex anses vara en makromolekyl. Medan DNA från olika organismer varierar mycket, är kinetokorer mycket lika över arter och är således konserverade.
Skillnader mellan Kinetochores och Nonkinetochore Microtubules
Kinetokorer skiljer sig från icke-kinetokore mikrotubulor på många sätt. Deras strukturella skillnad är den första skillnaden. Kinetokorer är stora strukturer gjorda av många olika proteiner, sammansatta vid kromosomernas centromerer.
Kinetokorer tjänar som en bro mellan DNA från en kromosom och mikrotubulor som inte är ketokore. Nonkinetochore mikrotubuli är polymerer som arbetar med kinetokorer för att anpassa och separera kromosomer. Nonkinetochore mikrotubuli kan vara långa och spindliga, och de tjänar olika funktioner. Dessa olika strukturer måste dock arbeta tillsammans för att uppnå kontroll över kromosomer och deras rörelse under mitos.
Funktionen för en Kinetochore
Kinetochores fungerar i huvudsak som små maskiner som interagerar med cellstrukturer för att flytta kromosomer under celldelning. Detta är ett stort ansvar för kinetochore; om inte flyttas ordentligt kan fel i DNA leda till skadliga genetiska störningar eller kanske till cancer. En kinetochore behöver en funktionell centromere så att den kan monteras på kromosomalt DNA och få arbeta med dess avgörande roll.
De histon centromere protein Aeller CENP-A bildar nukleosomer på centromerer. Det fungerar som plats för kinetochores att bildas. CENP-A-nukleosomer fungerar med CENP-C, i den inre kinetokoren, och detta gör att kinetokoren kan monteras så att kromatinet kan kopieras. Kinetochore används som en stabil metod för DNA-igenkänning så att mitos kan fortsätta.
Kinetochore och Nonkinetochore Interaction
När kinetokorer har tillåtits samlas på en kromosom, samlas proteiner och börjar bygga den ovannämnda maskinen. I ryggradsdjur kan det finnas över 100 proteiner i en kinetokore. Den inre kinetokoren består av proteiner som interagerar med kromatins centromer. De yttre kinetokorernas proteiner arbetar för att binda icke-kinetokore mikrotubuli. Detta är en annan skillnad mellan kinetokorer och icke-kinetokorer.
Montering av kinetochore utförs noggrant genom cellcykeln så att när en cell har gått in i mitos, kan en dynamisk enhet av kinetochore hända på några minuter. Då kan komplexet demonteras efter behov. Styrningen av kinetochore-montering stöds av fosforylering.
Kinetochores måste arbeta med många icke-kinetokore mikrotubuli direkt. Komplexet kallas Ndc80 tillåter denna interaktion. Det är lite av en dans, eftersom mikrotubulorna förändras i längd när de polymeriserar och depolymeriserar. Kinetochore måste hålla jämna steg. Denna "dans" genererar kraft.
Under anafas får kinetokorema beslag av mikrotubulor från icke-kinetokor från motsatta poler och dras av dessa mikrotubuli så att kromosomerna kan separeras. Mikrotubulära motorer såsom kinesin och dynein hjälp detta. Ytterligare kraft genereras när mikrotubulerna depolymeriseras. Kinetokoren fungerar som en kontroller av mikrotubulans krafter så att den kan ställa in kromosomer för segregering.
Kontrollera för fel
Den dynamiska kinetokoren är inte bara en liten maskin som flyttar kromosomer isär. Det fungerar också som en kontroll av kvalitetskontroll. Eventuella misstag som gjorts i processen kan leda till genetiska fel. Kinetochores arbetar också för att stoppa felaktiga anslutningar med mikrotubuli; detta stöds av Aurora B kinase via fosforylering.
Nära kärnan i centromerer, ett proteinkomplex som heter PCS1 / Mde4 fungerar för att förhindra felaktiga kinetokore-anslutningar.
För att anafas ska ske korrekt måste fel korrigeras, annars måste anafas försenas. Proteiner hjälper till att spåra något av dessa fel; ett fel resulterar i en signal vid kinetokoren som resulterar i stopp av cellcykeln före anafas.
Sammanfattningsvis skiljer sig kinetokorer från icke-kinetokore mikrotubuli i både struktur och funktion. Båda måste arbeta tillsammans för att uppnå framgångsrik celldelning och bevarande av DNA i nya dotterceller.
En ny gräns
Forskare fortsätter att avslöja hur strukturen och funktionen hos kinetokorer påverkar kromosomsegregation vid mitos och meios. När mer forskning utvecklas kommer forskare förhoppningsvis ha en tydligare syn på hur kinetochore-enheten fungerar under DNA-replikering, bland andra potentialer. Denna lilla men mäktiga maskin håller celldelningen igång smidigt och det är värt att studera ytterligare.