Образование и строение кинетохора

Обновлено: 22.04.2024

• В начале митоза кинетохоры изменяются, образуя на поверхности центромеры плоскую структуру

• Для неприкрепившихся кинетохоров характерно наличие фибрилл, отходящих от их поверхности (корона). Эти фибриллы содержат много белков, которые взаимодействуют с микротрубочками.

• Корона обеспечивает фиксацию микротрубочки кинетохором

С каждой центромерой связаны два «сестринских» кинетохора, расположенные «спиной» друг к другу. Таким образом, они находятся на противоположных участках центромеры и обращены в противоположные стороны. Такое расположение кинетохоров обеспечивает каждому из них связывание только с одним полюсом, а также то, что каждый из них свяжется со своим полюсом.

В случае если хромосома способна к такому правильному биполярному связыванию, сестринские хроматиды будут двигаться только к противоположным полюсам веретена. Структура и состав кинетохоров сложны и меняются на протяжении клеточного цикла и в ходе митоза.

До самого начала 1980-х гг. состав кинетохора оставался тайной. В это время в крови некоторых больных с иммунофлуоресцентного анализа с использованием этих антител показали наличие в ядрах интерфазных клеток с реплицированными хромосомами флуоресцирующих точек, близко расположенных друг к другу. Число пар точек в каждом ядре совпадало с числом хромосом. С помощью этих антител в интерфазных клетках были идентифицированы структурные предшественники, из которых в митозе формировались кинетохоры.

Эти «прекинетохоры» содержали некоторые CENP и в электронном микроскопе выглядели как сферические образования, состоящие из плотно упакованного фибриллярного материала, заключенного в гетерохроматин центромеры. При вхождении клетки в митоз и начале конденсации хромосом в прекинетохоре появляются дополнительные компоненты.

Кинетохоры в клетке кенгуровой крысы в профазе (слева) и в прометафазе (справа).
У прометафазного кинетохора присоединенные микротрубочки отсутствуют, поскольку перед приготовлением препарата для микроскопии сборка микротрубочек в клетке была заблокирована.
Форма кинетохора меняется от шарообразной в профазе, до плоской в прометафазе.

Еще больше разных компонентов появляется в прекинетохоре, когда разрушается оболочка ядра, в результате чего он изменяется. Сферическая масса фибрилл, характерная для профазного прекинетохора, замещается очень тонкой (50-75 нм толщины) круглой или иногда прямоугольной фиброзной пластинкой или «подстилкой», расположенной на поверхности центромеры.

Диаметр этой новой формы кинетохора обычно составляет 0,2-0,5 мкм, хотя он значительно варьирует даже для разных хромосом одной клетки. (Для сравнения отметим, что диаметр микротрубочки составляет около 0,025 мкм, а длина митотической хромосомы может достигать 40 мкм.) На поверхности центромеры, в месте прикрепления подстилки, находятся несколько белков, играющих важную роль в контроле сборки пластинки, включая CENP-А и CENP-C.

Когда кинетохоры не прикреплены к микротрубочкам, видно, что от наружной поверхности подстилки распространяется плотная сеть тонких фибрилл. Вся эта сеть в совокупности называется материал короны. Она содержит несколько белков, играющих важную роль в функционировании кинетохора. Среди них цитоплазматический динеин (моторный белок, осуществляющий транспорт по микротрубочкам в сторону их минус-конца), CENP-E (представитель группы кинезинов и мотор транспорта к плюс-концу микротрубочек), а также несколько дополнительных белков, способствующих прикреплению микротрубочек к кинетохору, включая, по крайней мере, один из белков +TIP.

Наряду с этим, в короне также содержатся несколько компонентов контрольной точки клеточного цикла, ответственной за сборку веретена. Большинство белков, обнаруженных в короне, связаны с ней динамическими связями, т. е. они постоянно диссоциируют и присоединяются снова. Такой постоянный оборот белков делает корону структурой, постоянно находящейся в состоянии динамического равновесия. Ее общая форма и состав сохраняются, однако индивидуальные компоненты постоянно меняются.

Функция короны отчасти состоит в обеспечении захвата микротрубочки кинетохором. Наличие короны на ранних стадиях митоза сильно увеличивает площадь поверхности кинетохора в период образования веретена и когда с ним должны связаться хромосомы. Присутствие в короне моторных и других белков, которые связываются с микротрубочками, ускоряет процесс связывания за счет увеличения поверхности вокруг каждого кинетохора. Эта поверхность, подобно липучке для мух, способна схватывать и удерживать микротрубочки.

По мере того как кинетохор присоединяет микротрубочки и связывается с веретеном, многие компоненты короны начинают диссоциировать и/или происходит их перераспределение. В это же время также снижается количество белковых моторов, связанных с кинетохором. Однако, если с помощью химических препаратов удалить микротрубочки, связанные с кинтохором, эти белки появляются снова.

На рисунке ниже представлены состав и роль различных структурных элементов кинетохора. Число различных белков, входящих в каждый элемент, иллюстрирует всю сложность структуры кинетохора. Отметим, что во всех структурных элементах присутствуют белки, взаимодействующие с микротрубочками.

Функции различных участков кинетохора клеток позвоночных.
Число различных белков в каждой части кинетохора является показателем сложности его структуры.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Этапы кариокинеза и их характеристики

cariocinesis это термин, используемый для обозначения процесса деления ядра. Митоз включает деление клетки, и в этом феномене выделяют две стадии: кариокинез и цитокинез - деление цитоплазмы..

Фундаментальная структура, которая выполняет этот процесс и рассматривается как его «механический агент», является митотическим веретеном. Это сформировано микротрубочками и рядом связанных белков, которые делят это на два полюса, где центросомы расположены.

Каждая центросома считается органеллой клетки, не отграниченной мембраной, и состоит из двух центриолей и вещества, которое их окружает, известного как перицентриолярный материал. Особенностью растений, является отсутствие центриолей.

Существует ряд лекарств, способных обрезать кариозинез. Среди них есть колхицин и нокодазол.

• 1 Стадии кариокинеза
  • 1.1 Фазы клеточного цикла
  • 1.2 Profase
  • 1.3 Прометафаза
  • 1,4 метафазы
  • 1.5 Анафаза
  • 1.6 телофазы
  • 2.1 Структура
  • 2.2 Обучение
  • 2.3 Функция

  Стадии кариокинеза

  Термин кариокинез происходит от греческих корней Cario что означает ядро, и cinesis что переводится как движение. Таким образом, это явление относится к делению ядра клетки, то есть к первой фазе митоза. В некоторых книгах слово кариокинез используется как синоним митоза..

  В целом, кариокинез включает в себя равное распределение генетического материала по двум дочерним клеткам в результате митотического процесса. Впоследствии, цитоплазма также распространяется на дочерние клетки, в случае цитокинеза.

  Фазы клеточного цикла

  В жизни клетки можно выделить несколько фаз. Первая - это фаза М (М митоза), где генетический материал хромосом удвоился и разделился. На этом этапе происходит кариоз.

  Затем следует фаза G₁, или разрыв фазы, где клетка растет и принимает решение начать синтез ДНК. Затем идет фаза S или фаза синтеза, где происходит дублирование ДНК.

  Эта стадия включает в себя открытие спирали и полимеризацию новой нити. На этапе G₂, точность, с которой была воспроизведена ДНК, проверена.

  Есть еще один этап, G₀, который может быть альтернативой для некоторых клеток после фазы М, а не фазы G₁. На этом этапе обнаруживаются многие клетки организма, выполняющие свои функции. Фаза митоза, которая включает в себя деление ядра, будет описана более подробно ниже..

  профаза

  Митоз начинается с профазы. На этой стадии происходит конденсация генетического материала, и можно наблюдать очень четко определенные хромосомы - поскольку волокна хроматина хорошо намотаны.

  Кроме того, ядра, области ядра, которые не ограничены мембраной, исчезают.

  прометафазы

  В прометафазе происходит фрагментация ядерной оболочки, благодаря которой микротрубочки могут проникать в ядерную зону. Они начинают формировать взаимодействия с хромосомами, которые на этом этапе уже очень конденсированы.

  Каждая хроматида хромосомы связана с кинетохорой (структура веретена и его компоненты будут подробно описаны ниже). Микротрубочки, которые не являются частью кинетохоры, взаимодействуют с противоположными полюсами веретена.

  метафазы

  Метафаза длится почти четверть часа и считается самой длинной стадией цикла. Здесь центросомы расположены на противоположных сторонах клетки. Каждая хромосома прикреплена к микротрубочкам, которые излучают с противоположных концов.

  анафаза

  В отличие от метафазы, анафаза является самой короткой стадией митоза. Это начинается с отделения сестринских хроматид в внезапном событии. Таким образом, каждая хроматида становится полной хромосомой. Начинается удлинение клетки.

  Когда анафаза заканчивается, на каждом полюсе клетки идентичный набор хромосом..

  telofase

  В телофазе начинается формирование ядер двух сыновей и начинается формирование ядерной оболочки. Затем, хромосомы начинают полностью изменять конденсацию и становятся все более слабыми. Таким образом деление ядер заканчивается.

  Митотический шпиндель

  Митотический веретено - это клеточная структура, которая позволяет проводить кариоз и митоз в целом. Начинается процесс его формирования в цитоплазматической области во время профазной стадии..

  структура

  Конструктивно он состоит из волокон микротрубочек и других белков, связанных с ними. Считается, что во время сборки митотического веретена микротрубочки, являющиеся частью цитоскелета, разбираются - помните, что цитоскелет представляет собой чрезвычайно динамичную структуру - и обеспечивают сырьем для удлинения веретена.

  обучение

  Формирование веретена начинается в центросоме. Эта органелла образована двумя центриолями и перицентриолярной матрицей.

  Центросома функционирует на протяжении всего клеточного цикла как организатор клеточных микротрубочек. На самом деле, в литературе это известно как центр организации микротрубочек.

  На границе раздела единственная центросома, которой обладает клетка, подвергается репликации, получая в качестве конечного продукта пару. Они остаются близко друг к другу, близко к ядру, пока не разделятся на профазу и метафазу, поскольку микротрубочки растут из них..

  В конце прометафазы две центросомы расположены на противоположных концах клетки. Астра, структура с радиальным распределением мелких микротрубочек, простирается от каждой центросомы. Таким образом, веретено состоит из центросом, микротрубочек и астр.

  функция

  В хромосомах есть структура, называемая кинетохорой. Это сформировано белками и связано с определенными областями генетического материала в центромере.

  Во время прометафазы некоторые из веретенообразных микротрубочек прикрепляются к кинетохорам, поэтому хромосома начинает двигаться к полюсу, от которого вытягиваются микротрубочки..

  Каждая хромосома испытывает движения вперед и назад, пока она не сможет поселиться в средней области клетки.

  В метафазе центромеры каждой из дублированных хромосом расположены в плоскости между обоими полюсами митотического веретена. Эта плоскость называется метафазной пластинкой клетки.

  Микротрубочки, которые не являются частью кинетохоры, ответственны за стимулирование процесса деления клеток в анафазе.

  Что такое кинетохора?

  кинетохор это структура белка, специализирующаяся на перемещении хромосом - нитей, которые содержат генетический материал - в клетку, которая будет разделена любым из двух процессов клеточного деления (митоз или мейоз).

  Кинетохоры образуются путем сборки различных белков в области, называемой центромерой, которая находится в центре дублированной хромосомы. Центромера является главной точкой соединения между микротрубочками веретена и хромосомами таким образом, что они могут быть равномерно распределены среди полученных клеток.

  
  

  У некоторых организмов есть только этот центральный регион, где расположен центромер. Эти организмы называются «моноцентрическими» и включают позвоночных, большую часть растений и грибов..

  Наоборот, есть некоторые организмы, такие как нематоды (плоские черви) и некоторые растения, которые собирают кинетохоры в диффузном центромере вдоль хромосомы, эти организмы называются "holocéntricos".

  • 1 Структура кинетохоры
  • 2 функции кинетохоры
  • 3 Важность в делении клеток
  • 4 Ссылки

  Структура кинетохор

  Кинетохора состоит из внутренней области и внешней области. Внутренняя область соединена с центромерой через сильно повторяющуюся ДНК, называемую «центромерная ДНК». Этот материал собран в специализированной форме хроматина.

  Внешняя область кинетохоры богата белками, которые служат для соединения с микротрубочками, которые образуют волокна веретена на каждом конце полюсов клетки, которые собираются делиться. Эти динамические компоненты работают только во время митоза.

  Описана третья область, называемая фиброзной коронкой, которая находится между внутренней и внешней частями. Фиброзная коронка создается из сети постоянных и временных белков, и ее функция состоит в том, чтобы помочь регулировать соединение микротрубочек с внешней пластиной.

  Каждый регион работает определенным образом, чтобы помочь в разделении сестринских хроматид. Их деятельность и взаимоотношения происходят только во время деления клеток и являются существенными, поскольку они помогают разделять хроматиды. Каждый хроматид имеет свой собственный кинетохор.

  Кинетохорные функции

  Кинетохора выполняет много важных функций для делящейся ячейки, включая следующие:

  -Объединение концов микротрубочек с хромосомами

  -Проверка этих соединений перед клеточным делением

  -Активация контрольной точки для задержки прогрессирования клеточного цикла (если обнаружены дефекты)

  -Генерация необходимой силы для перемещения хромосом к полюсам.

  Важность в клеточном делении

  Во время клеточного цикла на определенных этапах проводятся проверки, чтобы убедиться, что деление клетки происходит правильно и без ошибок..

  Один из элементов управления заключается в том, чтобы убедиться, что волокна веретена правильно прикреплены к хромосомам в их кинетохорах. Если нет, клетка может оказаться с неправильным количеством хромосом.

  При обнаружении ошибок процесс клеточного цикла останавливается, пока не будут внесены исправления. Если эти ошибки не могут быть исправлены, клетка самоуничтожится через процесс, называемый апоптозом..

  Наконец, кинетохора является важной молекулярной машиной, которая управляет сегрегацией хромосом во время митоза и мейоза. Было идентифицировано около 100 белков с широким спектром важных функций для правильного деления клеток..

  Центросомные функции и структура

  центросома клеточная органелла без мембран, которая участвует в процессах клеточного деления, подвижности клеток, клеточной полярности, внутриклеточного транспорта, организации сети микротрубочек и в производстве ресничек и жгутиков.

  Благодаря своей основной функции он известен как «центр организации микротрубочек». В большинстве случаев эта структура расположена очень близко к ядру клетки и прочно связана с ядерной оболочкой.

  
  

  В клетках животных центросомы образованы двумя центриолами, погруженными в перицентриолярный матрикс, богатый различными типами белков. Центриоли отвечают за организацию микротрубочек веретена.

  Однако эти структуры не являются необходимыми для процессов деления клеток. Действительно, у большинства растений и других эукариот центросомы лишены центриолей.

  Все центросомы имеют родительское происхождение, так как во время оплодотворения центросома яйцеклетки становится неактивной. Следовательно, центросома, которая направляет процессы деления клеток после оплодотворения, поступает только из сперматозоидов. В отличие от митохондрий, например, материнского происхождения.

  Установлена ​​довольно тесная связь между изменениями в центросомах и развитием раковых клеток..

  • 1 Основные функции центросомы
    • 1.1 Вторичные функции
    • 2.1 Centriolos
    • 2.2 Перицентриолярная матрица

    Основные функции центросомы

    В разных эукариотических линиях центросомы считаются многофункциональными органеллами, которые выполняют значительное количество клеточных задач.

    Основная функция центросом состоит в том, чтобы организовать микротрубочки и способствовать полимеризации субъединиц белка, называемого «тубулин». Этот белок является основным компонентом микротрубочек.

    Центросомы являются частью митотического аппарата. В дополнение к центросомам этот аппарат включает митотический веретено, образованный микротрубочками, которые рождаются в каждой центросоме и соединяют хромосомы с полюсами клеток..

    В клеточном делении равная сегрегация хромосом дочерним клеткам существенно зависит от этого процесса.

    Когда клетка имеет неравный или ненормальный набор хромосом, организм может быть неосуществимым или могут быть благоприятны опухоли.

    Вторичные функции

    Центросомы участвуют в поддержании клеточной формы, а также участвуют в движениях мембран, поскольку они напрямую связаны с микротрубочками и другими элементами цитоскелета..

    Недавние исследования предложили новую функцию центросом, связанную со стабильностью генома. Это имеет решающее значение для нормального развития клеток и, если оно выходит из строя, может привести к развитию различных патологий.

    Может ли клетки животных развиваться или не развиваться правильно в отсутствие центриолей - горячо обсуждаемая тема в литературе.

    Некоторые эксперты поддерживают идею о том, что, хотя определенные клетки животных могут размножаться и выживать в отсутствие центриолей, они демонстрируют аберрантное развитие. С другой стороны, есть также доказательства, подтверждающие противоположную позицию.

    структура

    Центросомы состоят из двух центриолей (пары, также называемых диплосомами), окруженных перицентриолярной матрицей.

    центриоли

    
    

    Центриоли имеют форму цилиндров и напоминают бочку. У позвоночных они имеют ширину 0,2 мкм и длину от 0,3 до 0,5 мкм..

    В свою очередь, эти цилиндрические структуры организованы в девять триплетов микротрубочек в форме кольца. Это посвящение обычно обозначается как 9 + 0.

    Число 9 указывает на девять микротрубочек, а ноль указывает на их отсутствие в центральной части. Микротрубочки функционируют как своего рода системы лучей, которые противостоят сжатию цитоскелета.

    В центросомах есть три типа микротрубочек, каждый с определенной функцией и распределением:

    -Астральные микротрубочки, которые прикрепляют центросому к клеточной мембране с помощью коротких удлинений.

    -Микротрубочки кинетохоры (кинетохора представляет собой структуру хромосомы, расположенной в ее центромерах), которые прикрепляются к кинетохоре, связанной с хромосомой с центросомами.

    -Наконец, полярные микротрубочки, расположенные в обоих полюсах использования.

    Кроме того, центриоли дают начало базальным телам. Оба элемента являются взаимно конвертируемыми. Это структуры, из которых происходят реснички и жгутики, элементы, которые позволяют передвижение в некоторых организмах.

    Перицентриолярная матрица

    Матричный или перицентриолярный материал представляет собой зону зернистой и довольно плотной цитоплазмы. Он состоит из разнообразного набора белков.

    Основными белками этого аморфного матрикса являются тубулин и перицентрин. Оба обладают способностью взаимодействовать с микротрубочками для объединения хромосом.

    В частности, именно ɣ-тубулиновые кольца служат зонами нуклеации для развития микротрубочек, которые затем излучаются из центросомы..

    Центросомы и клеточный цикл

    Размер и состав белков в центросомах существенно различаются на разных стадиях клеточного цикла. Для репликации центросомы делают это из уже существующего.

    Интерфазные клетки содержат только одну центросому. Это дублируется только один раз во время клеточного цикла и дает две центросомы.

    В фазе G1 цикла две центриоли ориентированы ортогонально (образуя угол 90 градусов), что является их характерным положением.

    Когда клетка проходит фазу G1, важную контрольную точку клеточного цикла, ДНК реплицируется и происходит деление клетки. В то же время он инициирует репликацию центросом.

    В этот момент две центриоли разделены небольшим расстоянием, и каждая оригинальная центриоль дает новую. По-видимому, эта синхронизация событий происходит под действием ферментов, называемых киназами..

    На этапе G₂/ M дупликация центросом завершена, и каждая новая центросома состоит из нового центриоля и старого. Этот процесс известен как цикл центросомы.

    Эти две центриоли, также известные как "материнская" центриоль и "сынная" центриоль, не полностью идентичны.

    Материнские центриоли имеют удлинения или придатки, которые могут служить для закрепления микротрубочек. Эти структуры отсутствуют у детей центриолей.

    Образование и строение кинетохора

    • Кинетохоры связывают микротрубочки посредством механизма поиска-захвата. Этот механизм использует динамическую нестабильность микротрубочек. Механизм поиска-захвата обеспечивает процессу сборки веретена большую гибкость

    • Захват микротрубочки приводит к движению кинетохора по направлению к полюсу. Это способствует захвату дополнительных микротрубочек и служит началом формирования пучка кинетохорных микротрубочек

    • Обычно один из сестринских кинетохоров захватывает микротрубочку и формирует нить раньше другого

    • Для образования нити существенной является способность кинетохора стабилизировать ассоциированные микротрубочки

    • Кинетохоры, находящиеся в натянутом состоянии, гораздо более эффективно стабилизируют микротрубочки, чем свободные кинетохоры

    Для прикрепления хромосомы к веретену необходимо, чтобы каждый ее кинетохор прикрепился к микротрубочке от одной из двух центросом. Каким образом микротрубочки звездчатых структур и кинетохоры находят друг друга? Этот вопрос представляет для клетки существенную пространственную проблему, которая должна быть решена с максимальной точностью. Хромосомы очень велики, и скорость их спонтанного перемещения крайне низка.

    Таким образом, за счет движения кинетохора решить ее невозможно. Поэтому существует неподвижная мишень, которую должны найти микротрубочки. При этом на одной чаше весов оказывается точность сегрегации хромосом, а на другой размер кинетохоров, который крайне мал, плюс необходимость того, что все 92 кинетохора (в случае клеток человека) должны найти микротрубочки и присоединиться к ним. Ситуация осложняется еще и тем, что, когда начинается митоз, локализация кинетохоров является совершенно непредсказуемой.

    После разрушения оболочки ядра хромосомы распределяются по цитоплазме, причем их положение и ориентация от клетки к клетке и от деления к делению являются различными. Веретено должно сформироваться правильно, вне зависимости от того, как располагаются хромосомы. Очевидно, что механизм, позволяющий найти микротрубочки и присоединить их к кинетохорам, должен отличаться крайней гибкостью и исключительной надежностью.

    Все эти проблемы решаются за счет динамических свойств, которыми обладают микротрубочки веретена. Вскоре после начала митоза две центросомы модифицируются таким образом, что они приобретают способность нуклеировать гораздо больше микротрубочек, чем в интерфазе. Примерно в это же время микротрубочки становятся более динамичными. Катастрофы становятся более частыми, а укорачивающиеся микротрубочки спасаются в редких случаях и чаще разрушаются.

    Наступившие изменения создают такое положение, при котором большое количество микротрубочек постоянно полимеризуется в произвольном направлении от каждой из двух центросом, а затем, если они не были стабилизированы, разрушается и полностью исчезает. Потерянные микротрубочки замещаются другими, растущими в других направлениях. Такой динамичный поиск микротрубочек, незадолго до наступления процесса сборки веретена, показан на видеофрагменте. В результате после разрушения ядерной оболочки все содержимое клетки постоянно зондируется растущими концами микротрубочек.

    
    

    Первый кадр видеосъемки, показывающий живую клетку организма птицы, экспрессирующую белок ЕВ1, который содержит флуоресцентный зонд.
    Белок связывается с растущим концом микротрубочки. Каждая белая точка представляет собой растущий конец микротрубочки.
    Ядро видно как слегка затемненная область, расположенная между двумя центромерами и немного левее.

    В этих условиях вопрос встречи астральных микротрубочек с каждым кинетохором составляет вопрос времени. Этот механизм поиска-захвата обеспечивает прикрепление всех кинетохоров к микротрубочкам и позволяет образоваться веретену независимо от положения и ориентации хромосом в начале митоза.

    Когда растущая микротрубочка встречает кинетохор, ее захватывают белковые моторы, находящиеся в короне. В одних случаях кинетохор прикрепляется к стенке микротрубочки, в других — непосредственно прикрепляется к ее плюс-концу. В любом случае кинетохор немедленно начинает быстро двигаться вдоль микротрубочки по направлению к полюсу. В результате, в том же направлении за кинетохором транспортируется хромосома. В определенный момент времени, кинетохор, который вначале был прикреплен к боковой стороне микротрубочки, присоединяется к плюс-концу другой микротрубочки звездчатой структуры.

    Движение кинетохора в направлении полюса при его прикреплении к веретену ориентировано таким образом, что он обращен к полюсу передней стороной. Продолжая такое движение к полюсу, кинетохор захватывает больше микротрубочек, начиная процесс формирования нити кинетохора. Поскольку, когда происходит захват новых трубочек, кинетохор обращен к полюсу, большинство их прикрепляются своими концами к пластинке кинетохора и прекращают свой рост. Процесс постепенного образования нити кинетохора в раннем митозе, показан на рисунке ниже.

    Из-за случайного характера механизма поиска-захвата сестринские кинетохоры редко одновременно прикрепляются к образующемуся веретену. После прикрепления первого кинетохора хромосома становится моноориентированной. Другой кинетохор остается свободным до тех пор, пока он не захватит микротрубочку, растущую от дальнего полюса. Когда это произошло, хромосома становится биориентированной. и формируется нить кинетохора, соединяющая хромосому с этим полюсом. Ориентирование в двух направлениях представляет собой единственный вид ориентации, который гарантирует, что в анафазе две хроматиды реплицированной хромосомы разойдутся к противоположным полюсам.

    Когда хромосома ориентирована в двух направлениях, она начинает двигаться по направлению к середине веретена. При этом два кинетохора функционируют по-разному: один должен двигаться к тому полюсу, к которому он прикреплен, укорачивая нить кинетохора, в то время как другой — от полюса с удлинением нити. Поскольку ориентация в двух направлениях существенна для контроля точности распределения хромосом, в клеточном цикле существует контрольная точка, проверяющая правильность прикрепления сестринских кинетохоров.

    Кинетохоры меняют свойства микротрубочек, к которым они прикрепляются. Эта первичная ассоциация хромосомы с микротрубочкой существенно влияет на тип ее связи с полностью сформированным митотическим веретеном. Наиболее важное проявление эффекта взаимодействия микротрубочки с прикрепленным кинетохором заключается в увеличении продолжительности ее существования. Полупериод существования микротрубочек, связанных с кинетохором, составляет около пяти минут, в то время как для остальных микротрубочек веретена он обычно составляет менее одной минуты. Увеличение стабильности приводит к накоплению микротрубочек с кинетохорами и к формированию кинетохорных пучков.

    Однако микротрубочки проявляют свою динамичную природу даже в составе кинетохоровых пучков. Так, иногда от кинетохора отделяются и теряются отдельные микротрубочки, и в то же время прикрепляются новые.

    Количество микротрубочек, которые в конечном счете способны прикрепиться к кинетохору, зависит от величины кинетохора и от соотношения между скоростью прикрепления микротрубочки и ее динамики. Чем больше кинетохор, тем к большему количеству микротрубочек он способен прикрепиться. У клеток высших животных кинетохоры обычно способны связывать от 20 до 40 микротрубочек, однако нити кинетохора могут содержать их меньше из-за постоянно происходящих процессов диссоциации и реассоциации микротрубочек.

    Что определяет диссоциацию микротрубочек от кинетохора? Существуют убедительные доказательства, что это отчасти связано со степенью натяжения, существующего между кинетохором и связанной с ним центромерой. Например, если при образовании веретена, для продвижения центромеры хромосомы, ориентированной в двух направлениях, к одному из полюсов используется тонкая игла, то количество микротрубочек, прикрепленных к кинетохору и направленных к этому полюсу, увеличивается. Очевидно, что натяжение каким-то образом способствует стабилизации (и, таким образом, накоплению) микротрубочек на кинетохоре.

    Смысл такого влияния натяжения заключается в том, что оно обеспечивает способ селективной стабилизации правильного прикрепления хромосомы к веретену: сестринские кинетохоры будут под максимальным натяжением — и их микротрубочки будут обладать максимальной стабильностью — когда они присоединены к противоположному полюсу и движутся к нему, т. е. когда они правильно ориентированы для успешного митоза.

    Динамичные микротрубочки ищут кинетохоры по всей клетке.
    При этом они растут и укорачиваются в различных направлениях от центросомы. Те, которые нашли кинетохор, захватываются им и стабилизируются.
    Такой механизм поиска-захвата сборки веретена позоляет формировать его независимо от формы клетки или от положения хромосом в начале процесса. Первый кадр видеосъемки, демонстрирующий присоединение кинетохора к микротрубочке и последующее движение хромосомы к полюсу. Кадры видеосъемки, иллюстрирующие, каким образом микротрубочки присоединяются к хромосомам и образуют фибриллы веретена. Последовательные кадры съемки клеток,
    сделанной в световом микроскопе, показывающие разрушение ядерной оболочки и первый контакт хромосом с микроторубочками, растущими от полюсов.
    Сразу после разрушения ядерной оболочки несколько хромосом располагаются у одного полюса таким образом,
    что кинетохор ориентируется в направлении на него. Остальные хромосомы или остаются в свободном состоянии,
    или уже оказываются прикрепившимися к обоим полюсам и продвинулись к середине веретена. Иммунофлуоресцентная микрофотография клетки в прометафазе. Окрашивание.
    Многие хромосомы уже прикрепились к обоим полюсам и переместились к центру веретена, однако некоторые — включая отмеченные стрелками — еще связаны только с одним полюсом.
    Заметна их V-образная форма и близкое расположение к полюсам. Фотография центромеры и кинетохоров моноориентированной хромосомы, сделанная в электронном микроскопе.
    Хромосома такая же, как представленные на рисунках ниже.
    Справа к кинетохору прикреплен пучок микротрубочек, расположенных параллельно; другой кинетохор свободен. Кадры видеосъемки, показывающие захват микротрубочек моноориентированными хромосомами и их последующее перемещение к центру веретена.

    Читайте также:

      
    • Синтез глюкокортикоидов и изменения слизистой желудка
      
    • Конституциональные болезни. Адаптационные болезни. Анемия у больного.
      
    • Показания к назначению статинов. Дозировка статинов. Побочные эффекты статинов.
      
    • Диагностика опоясывающего лишая. Лечение и профилактика
      
    • Лабораторная диагностика туберкулеза. Выявление бактерий туберкулеза.