Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Waarom is mitose nodig?
- Stadia van mitose
- Wat is een Kinetochore?
- Verschillen tussen Kinetochores en Nonkinetochore microtubuli
- De functie van een Kinetochore
- Kinetochore en nonkinetochore interactie
- Controleren op fouten
- Een nieuwe grens
In eukaryoten delen cellen van het lichaam zich om meer cellen te maken in een proces dat wordt genoemd mitosis. Reproductieve orgelcellen ondergaan een ander soort celdeling genoemd meiosis. In deze processen gaan cellen verschillende fasen in om deling te bereiken. Kinetochores spelen een belangrijke rol bij de celdeling en zorgen voor de juiste verdeling van DNA naar dochtercellen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Kinetochores en nonkinetochore microtubuli zijn heel verschillend van structuur. Beide werken samen om de juiste verdeling van DNA naar dochtercellen in celdeling te waarborgen.
Waarom is mitose nodig?
Eukaryotische cellen ondergaan mitose voor nieuwe of groeiende weefsels en voor aseksuele reproductie. Eén cel splitst zich in twee nieuwe dochtercellen, waarbij de kern en chromosomen worden gesplitst om dit te doen. Deze nieuwe cellen zijn identiek.
Om dit proces succesvol te laten verlopen, moet het chromosoomaantal cellen worden gehandhaafd, wat betekent dat ze voor elke nieuwe dochtercel moeten worden gekopieerd. Mensen hebben 23 paar chromosomen in elke cel. Elk chromosoom slaat DNA op. De chromosoomparen worden genoemd zus chromatiden, en het punt waarop ze elkaar ontmoeten, wordt het genoemd centromeer.
Stadia van mitose
Het doel van de celdeling is om genetisch materiaal zo naar nieuwe dochtercellen te kopiëren dat ze goed kunnen functioneren. Om dit te laten gebeuren, moet elke DNA-eenheid worden herkend, dus er moet een verband zijn tussen deze en andere delen van de cel voor distributie en er moet een manier zijn om het DNA naar dochtercellen te verplaatsen.
Tussen celdelingen bevindt de cel zich in een fase die wordt genoemd interfase, die bestaat uit de eerste opening of G1 fase, de S-fase en de tweede opening of G2 fase.
Na interfase begint mitose met profase. Op dit punt chromatine in de kern is gedupliceerd. De resulterende zusterchromatiden worden compact getwist. De nucleolus gaat weg en een structuur genaamd a spil vormt zich in het cytoplasma van de cel, gemaakt van spindelvezels.
prometaphase volgt. In deze stap bevinden zich nucleaire envelopfragmenten in het cytoplasma. De spindel microtubules, of lange buisachtige eiwitstrengen, gaan de chromosomen op om hun werk te beginnen. Op het aangrenzende centromeer tussen de zusterchromatiden, een eiwitcomplex genaamd a kinetochore komt naar voren. Microtubuli hechten zich aan deze nieuwe structuur.
In metafasecentrosomen vormen zich aan de tegenoverliggende celpolen. De chromosomen rangschikken zichzelf in een lijn. Microtubuli strekken zich uit naar de centrosomen en er wordt een spil gemaakt. De microtubuli voeren de anafase dia, de chromosomen verplaatsen totdat ze gecentraliseerd zijn op de evenaar van de cel.
Gedurende anafasede gepaarde chromatiden worden gescheiden. Deze vormen nieuwe chromosomen. Hun centrosomen worden uit elkaar geduwd door niet-kinetochore microtubuli. De chromosomen worden verplaatst naar de tegenovergestelde uiteinden van de cel.
telofase resulteert in cellulaire verlenging door de niet-kinetochore microtubuli. De voormalige nucleaire fragmenten helpen bij het creëren van nieuwe kernen voor de dochtercellen. Dan worden de gedraaide chromosomen los.
Eindelijk in cytokinese, wordt het werkelijke cytoplasma van de cel gesplitst om te resulteren in de nieuwe dochtercellen.
Wat is een Kinetochore?
In 1880 ontdekte anatomist Walther Flemming de bevestigingsplaats voor mitotische spindels op chromosomen. Dit was de kinetochore. Meer recent zijn menselijke kinetochores in een snel tempo opgehelderd.
De kinetochore-definitie in de biologie is een eiwitcomplex die zich vormt op chromosomen in hun centra, in een gebied dat de centromeer wordt genoemd. Kinetochores spelen de cruciale rol voor het correct distribueren van DNA naar nieuwe dochtercellen bij mitose.
Dit eiwitcomplex wordt als een beschouwd macromolecuul. Hoewel het DNA van verschillende organismen sterk varieert, zijn kinetochores zeer vergelijkbaar tussen soorten en zijn ze dus geconserveerd.
Verschillen tussen Kinetochores en Nonkinetochore microtubuli
Kinetochores verschillen op vele manieren van niet-kinetochore microtubuli. Hun structurele verschil is het eerste verschil. Kinetochores zijn grote structuren gemaakt van veel verschillende eiwitten, geassembleerd op de centromeren van chromosomen.
Kinetochores dienen als een brug tussen het DNA van een chromosoom en niet-kinetochore microtubuli. Niet-kinetochore microtubuli zijn polymeren die werken met kinetochores om chromosomen uit te lijnen en te scheiden. Niet-kinetochore microtubuli kunnen lang en spichtig zijn en ze hebben verschillende functies. Deze verschillende structuren moeten echter samenwerken om de controle over chromosomen en hun beweging tijdens mitose te bereiken.
De functie van een Kinetochore
Kinetochores werken in wezen als kleine machines die interactie aangaan met cellulaire structuren om chromosomen tijdens celdeling te verplaatsen. Dit is een grote verantwoordelijkheid voor de kinetochore; als ze niet goed worden verplaatst, kunnen fouten in het DNA leiden tot schadelijke genetische aandoeningen of misschien tot kanker. Een kinetochore heeft een functioneel centromeer nodig, zodat het zich op chromosomaal DNA kan verzamelen en aan zijn cruciale rol kan werken.
De histon centromere proteïne Aof CENP-A, vormt nucleosomen op centromeren. Het dient als de site voor het vormen van kinetochores. CENP-A-nucleosomen werken met CENP-C, in de binnenste kinetochore, en hiermee kan de kinetochore worden geassembleerd zodat de chromatine wordt gekopieerd. De kinetochore wordt gebruikt als een stabiele methode voor DNA-herkenning zodat mitose kan doorgaan.
Kinetochore en nonkinetochore interactie
Als kinetochores eenmaal op een chromosoom zijn geassembleerd, verzamelen eiwitten zich en beginnen die bovengenoemde machine te bouwen. Bij gewervelde dieren kunnen er meer dan 100 eiwitten in één kinetochore zijn. De binnenste kinetochore bestaat uit eiwitten die een interactie aangaan met de centromeer van de chromatine. De eiwitten van de buitenste kinetochores binden niet-kinetochore microtubuli. Dit is een ander verschil tussen kinetochores en niet-kinetochores.
De assemblage van de kinetochore wordt zorgvuldig door de celcyclus geleid, zodat zodra een cel mitose binnenkomt, een dynamische assemblage van de kinetochore binnen enkele minuten kan plaatsvinden. Vervolgens kan het complex worden gedemonteerd als dat nodig is. De controle van kinetochore assemblage wordt bijgestaan door fosforylering.
Kinetochores moeten direct met veel niet-kinetochore microtubuli werken. Het complex belde Ndc80 staat deze interactie toe. Het is een beetje een dans, omdat de microtubuli in lengte veranderen terwijl ze polymeriseren en depolymeriseren. De kinetochore moet het bijhouden. Deze 'dans' genereert kracht.
Tijdens anafase worden de kinetochores gegrepen door niet-kinetochore microtubuli van de tegenovergestelde polen en worden getrokken door die microtubuli zodat de chromosomen kunnen scheiden. De microtubule motoren zoals kinesine en dynein help dit. Extra kracht wordt gegenereerd wanneer de microtubuli depolymeriseren. De kinetochore fungeert als een regelaar van de krachten van de microtubuli, zodat het chromosomen kan uitlijnen voor segregatie.
Controleren op fouten
De dynamische kinetochore is niet alleen een kleine machine die chromosomen uit elkaar beweegt. Het werkt ook als een controle op kwaliteitscontrole. Eventuele fouten in het proces kunnen leiden tot genetische fouten. Kinetochores werken ook om defecte hechtingen met microtubuli te stoppen; dit wordt geholpen door Aurora B kinase via fosforylering.
Dichtbij de kern van centromeren, een eiwitcomplex genaamd PCS1 / Mde4 werkt om onjuiste kinetochore-bevestigingen te voorkomen.
Om een anafase correct te laten gebeuren, moeten fouten worden gecorrigeerd, anders moet anafase worden uitgesteld. Eiwitten helpen bij het opsporen van al deze fouten; een fout resulteert in een signaal aan de kinetochore dat resulteert in het stoppen van de celcyclus voorafgaand aan anafase.
Kortom, kinetochores verschillen van niet-kinetochore microtubuli in zowel structuur als functie. Beide moeten samenwerken om een succesvolle celdeling en behoud van DNA in nieuwe dochtercellen te bereiken.
Een nieuwe grens
Onderzoekers blijven ontdekken hoe de structuur en functie van kinetochores chromosoomsegregatie beïnvloeden bij mitose en meiose. Naarmate er meer onderzoek plaatsvindt, zullen wetenschappers hopelijk een duidelijker beeld hebben van hoe de kinetochore-assemblage werkt tijdens DNA-replicatie, naast andere mogelijkheden. Deze kleine maar krachtige machine zorgt ervoor dat de celdeling soepel blijft lopen en het is de moeite waard om verder te bestuderen.