Eikariotu organismu šūnu kodola dalīšanos (mitozi) ar DNS replikāciju var sadalīt četrās galvenajās fāzēs. Otro galveno fāzi sauc par metafāzi, kuras laikā hromosomas sarauties spirālveida veidā un novietoties ekvatoriālajā plaknē aptuveni vienādos attālumos no abiem pretējiem poliem. Vārpstas šķiedras, sākot no abiem poliem, ir savienotas ar hromosomas.
Kas ir metafāze?
Metafāze ir otrā no četrām galvenajām fāzēm, kurā var sadalīt eikariotu šūnu kodola dalīšanos, ko sauc par mitozi. Metafāzes laikā izkārtojums hromosomas tā sauktajā ekvatoriālajā plaknē vai metafāzes plāksnē ir raksturīga. Katra atsevišķā hromosoma sastāv no četriem hromatīdiem, no kuriem divi ir “identiski pēc konstrukcijas”. Sākotnēji hromatīdus joprojām tur to kopējais centromērs. Pie centromērām, pie kurām piestiprinās vārpstas stabu šķiedras, veidojas mazas olbaltumvielu struktūras, lai māsas hromatīdus pievilktu attiecīgajiem pretējiem poliem. Hromatīdu atdalīšana jau pieder anafāzei, kas seko metafāzei. Metafāzes laikā notiek visi preparāti, kas nepieciešami, lai hromatīdus atdalītu no centromeriem, lai tos varētu pievilkt pie poliem. Tikai tad, kad visi centromeri ir savienoti ar atbilstošajām polu šķiedrām vai mikrotubuliem, hromatīdu saites to centromērā tiek atbrīvotas, lai varētu sākt to transportēšanu uz attiecīgo polu.
Funkcija un uzdevums
Cilvēka ķermenī pastāvīgi nepieciešama izaugsme, kuras pamatā ir šūnu proliferācija, kas parasti ievēro šūnu dalīšanās principu. Vienšūnu un daudzšūnu organismu (eikariotu) kodolveida šūnās dalīšanās ietver citoplazmas un to kodolu dalīšanos. Divas meitas šūnas, kas rodas sadalīšanās rezultātā, diploīdu hromosomu kopās ir identiskas arī attiecīgajai “mātes šūnai”, tāpēc dažu ķermeņa audu augšana, pamatojoties uz šūnu neseksuālo dalīšanos, teorētiski nav ierobežota, ja vien sadalīšanās procesu nepārtrauc vai pārtrauc augšanu kavējošas vielas. Ar šūnu dalīšanās procesu saistīts arī kodola dalīšanās process, kas pazīstams kā mitoze. Mitozes ietvaros otro no četrām galvenajām fāzēm sauc par metafāzi. Tā ir svarīga ķēdes saite kodola dalīšanas procesā. Metafāze ir svarīga, lai divkāršās hromosomu kopas hromatīdus novietotu ekvatoriālajā plaknē vai metaplātā tādā veidā, ka nākamajā anafāzē esošie mikrotubulu pavedieni tos var pavilkt uz diviem poliem. Īpaši svarīga metafāzes funkcija ir pārbaudīt (kontrolpunkts) un uzraudzīt vārpstas šķiedras (mikrotubulus), kas stiepjas no poliem. Jānodrošina, lai mikrotubulas katrā gadījumā būtu savienotas ar “pareizo” centromēru. Tas ir paredzēts, lai nodrošinātu, ka abas hromosomu kopas, kas grupējas pie poliem nākamās anafāzes laikā, ir absolūti identiskas. To var panākt tikai ar vienu hromosomas hromatīdu katrā no diviem poliem pēc kodola dalīšanās. Ja, piemēram, vienā un tajā pašā polā atrastos divas identiskas māsas hromatīdas, bet otrā polā trūkst, būtu ievērojami traucējumi ar turpmākas šūnu augšanas vai neierobežotas izaugsmes neiespējamību. Parenhīmas šūnu gadījumā tiktu zaudēta šūnu specifiskā funkcionālā kapacitāte.
Slimības un traucējumi
Mitoze iemieso ļoti sarežģītu procesu, kas DNS virkņu un sadale hromatīdu iekļūšana abos polos, rada kļūdu risku ar dažkārt tālejošām sekām. Piemēram, mikrotubulu “nepareiza” piestiprināšana centromēru kinetohoriem var notikt salīdzinoši bieži. Piemēram, daži kinetohori var palikt brīvi, ti, nav savienoti ar mikrocaurulīti, vai arī abas hromatīdas to centromērās var būt savienotas ar viena pola mikrotubulām. Viena no vissvarīgākajām metafāzes funkcijām ir mikrotubulu “pareizas” un pilnīgas piesaistes kinetohoriem pārbaude. Anafāzes hromosomas parasti netiek atbrīvotas, kamēr vārpstas šķiedru pārbaude nav veiksmīga, un visi kinetohori norāda pareizu piestiprināšanu. Mitotisko kontrolpunktu realizē specializētu grupa proteīni kas nomāc pāreju uz anafāzi vai skaidru naudu, ja saķere neatbilst iestatītajai vērtībai. Process ir nedaudz salīdzināms ar pitstopu Formula 1 sacensībās, kad visiem četriem mehāniķiem pēc riteņa nomaiņas jāziņo par pilnu pieturu, pirms Formulas 1 braucējs var atkal pacelties. Vēl viena liela problēma rodas, ja DNS virkņu sadalīšanas laikā rodas kļūdas. Tas var vadīt līdz šūnu darbības zudumam un nepārtrauktām ātrām vai lēnām turpmākām mitozēm, kas vairs nereaģē uz endogēniem augšanas inhibitoriem. Neaizkavēta augšana raksturo labdabīgus (labdabīgus) vai ļaundabīgus (ļaundabīgus) audzējus. Papildu problēmas var rasties no DNS metilēšanas. DNS virkņu sadalīšanas laikā DNS metiltransferāžu aktivitāte var vadīt metilgrupu (-CH3) pievienošanai DNS. Process neatbilst a gēns mutācija parastajā nozīmē, bet tā atbilst skartā gēna epigenetiskajām izmaiņām. “gēns metilēšana ”parasti noved pie fenotipiski atpazīstamām izmaiņām skartajā indivīdā un parasti tiek nodota nākamajām šūnu paaudzēm - līdzīgi kā mantojums. Nav pietiekami izpētīts, cik lielā mērā labdabīgu un ļaundabīgu audzēju attīstību un DNS metilēšanu var attiecināt uz metafāzes procesiem.
