Cinetochoir co to jest, trening, funkcje

Plik kinetochore Jest to kompleks białkowy związany z centromerami chromosomów u wyższych eukariontów. Stanowi główny punkt przyczepienia mikrotubul wrzeciona podczas podziału komórki, poprzez mitozę lub mejozę.

Chromosomy eukariotyczne mają specjalny region znany jako centromer, który jest w rzeczywistości bardzo zwartym segmentem DNA (w postaci chromatyny), którego główną funkcją jest zapewnienie prawidłowego rozmieszczenia zduplikowanych chromosomów podczas podziału komórki..

Na przykład podczas mitozy materiał genetyczny (DNA) komórki jest duplikowany podczas berło, w wyniku czego powstają dwie kopie każdego chromosomu, które ulegają kondensacji podczas metafaza i są wizualizowane jako dwie siostrzane chromatydy, połączone razem przez centromer.

Oddzielenie tych chromatyd w kierunku każdego bieguna komórki, gdy zaczyna się podział, następuje dzięki adhezji mikrotubul mitotycznego wrzeciona do regionu centromerowego, a konkretnie do związanego z nim kompleksu białkowego, znanego jako kinetochor..

Każdy chromosom jest powiązany z dwoma kinetochorami, do których przymocowane są mikrotubule wrzeciona mitotycznego, znane jako mikrotubule kinetochoryczne. To połączenie zachodzi dzięki połączeniu między wspomnianymi mikrotubulami i włóknami białkowymi, które wyłaniają się z kinetochoru.

Indeks artykułów

• 1 Tworzenie kinetochoru
  • 1.1 Ultrastruktura kinetochoru
  • 1.2 Montaż lub tworzenie kinetochoru
• 2 Funkcje kinetochoru
  • 2.1 Punkt kontrolny dla podziału komórek
  • 2.2 Kinetochor podczas mitozy
  • 2.3 Kinetochor podczas mejozy
• 3 Odnośniki

Formacja Kinetochore

Kinetochory powstają w centromerowym regionie chromosomów po ich duplikacji, która zachodzi na etapach poprzedzających podział komórki.

Ta formacja zależy od połączenia kinetochoru ze specjalnymi częściami DNA w regionie centromeru, które służą jako rusztowanie do tworzenia tego pierwszego..

W tych regionach powstają nukleosomy, które zagęszczają centromeryczny DNA w postaci chromatyny ze specjalnym wariantem histonu H3.

Ultrastruktura kinetochoru

Istnieją pewne różnice w budowie kinetochoru między komórkami roślinnymi i zwierzęcymi i to właśnie kinetochor komórek ssaków został najdokładniej zbadany..

Mówiąc ogólnie, mówi się, że kompleks białek kinetochorowych ma strukturę „laminarną”, z obszarem wewnętrznym i zewnętrznym, z których pierwsza specjalizuje się w łączeniu białek z chromosomalnym DNA, a druga w zjednoczeniu włókien wrzeciona..

Niektórzy specjaliści w tej dziedzinie podkreślają obecność trzeciego „arkusza” lub „warstwy”, która reprezentuje interfejs między regionami wewnętrznymi i zewnętrznymi..

Wewnętrzny region kinetochoru jest utworzony przez konstytutywną sieć białek związanych z centromerem, znaną jako CCAN (z angielskiego Konstytutywna sieć powiązana z centromerami), z których wiele jest bezpośrednio związanych z białkami histonowymi nukleosomów centromerowych.

Z drugiej strony, zewnętrzny region kinetochoru składa się z dwóch głównych kompleksów białkowych znanych jako kompleks Ndc80 i kompleks Mis12, z których każdy składa się z kilku podjednostek białkowych..

Spośród obu, Ndc80 ma zasadnicze znaczenie dla tworzenia miejsc wiązania mikrotubul, a Mis12 jest „wiązaniem” między składnikami wewnętrznego i zewnętrznego obszaru kinetochoru..

Montaż lub tworzenie kinetochoru

Tworzenie kinetochorów w chromosomach eukariotycznych zależy od ponad 50 białek (niektórzy autorzy proponują ponad 100) i to właśnie w trakcie tego procesu uwidaczniają się i powstają wewnętrzne i zewnętrzne regiony tych struktur..

Głównym punktem odniesienia dla tworzenia kinetochoru na centromerach chromosomów jest wariant histonu H3 znany jako Cse4 / Cnp1 / CENP-A, ponieważ jest on niezbędny do lokalizacji prawie wszystkich białek kinetochoru..

Można powiedzieć, że proces montażu tego kompleksu wymaga szczególnego rozpoznania wielu uczestników, z których każdy ma określone funkcje i prawdopodobnie w kolejności lub porządku hierarchicznym:

- Niektóre białka działają w rozpoznawaniu zaangażowanych części, to znaczy nukleosomów centromerowych i mikrotubul wrzeciona..

- Niektóre białka działają stabilizująco na kompleksy białkowe wokół centromeru.

- Inni uczestniczą w stabilizacji połączeń między mikrotubulami a kinetochorem..

- Istnieją białka, które uniemożliwiają rozdział chromatyd, dopóki kinetochory nie zostaną idealnie przyłączone do wrzeciona mitotycznego z każdego bieguna komórkowego..

- Istnieją również białka, które łączą ruch chromosomów z depolimeryzacją mikrotubul wrzeciona..

- Kompleksy te obejmują również białka motoryczne, takie jak para dyneina / dynaktyna, które między innymi biorą udział w rekrutacji białek regulatorowych do kinetochoru oraz w ruchu chromatyd..

- Wreszcie istnieją białka, które regulują funkcję innych białek w kompleksie, hamując lub promując ich aktywność..

Funkcje Kinetochora

Kinetochor jest bardzo ważną częścią kompleksu związanego z centromerem, ponieważ, jak już wspomnieliśmy, zależy od niego prawidłowa segregacja lub separacja chromatyd siostrzanych podczas podziału komórkowego..

Segregacja tych chromatyd jest niezbędna do utrzymania życia komórki, ponieważ każda komórka potomna musi otrzymać taką samą ilość materiału genetycznego podczas podziału komórki, która ją tworzy, w celu utrwalenia linii komórkowej i / lub organizmu w pytaniu.

Oprócz tej funkcji wielu autorów sugeruje, że kinetochor działa jako centrum organizacyjne dla mikrotubul, które są skierowane w stronę chromosomów..

Punkt kontrolny dla podziału komórek

Podział komórek, czy to przez mitozę, czy mejozę, jest delikatnym procesem wymagającym dużej staranności i rygoru, o czym świadczy istnienie tak zwanych „punktów kontrolnych”.

Jeden z tych punktów kontrolnych polega na tym, że komórka „upewnia się”, że mitotyczne włókna wrzeciona są prawidłowo przymocowane do chromosomów przez kinetochory. Włókna z przeciwległych biegunów dzielącej się komórki należy przymocować do każdej z chromatyd siostrzanych, aby je prawidłowo rozdzielić.

Kinetochor podczas mitozy

Gdy chromosomy zostały prawidłowo zduplikowane, kinetochory i włókna wrzeciona mitotycznego działają w porządku chromosomów i ich kopii w centralnym regionie komórki (znanym również jako płytka metafazowa)..

Podczas anafaza, Kiedy włókna wrzeciona „ciągną” każdą kopię chromosomów w kierunku przeciwnych biegunów komórki, wówczas niektóre białka kinetochoryczne, które utrzymują razem siostrzane chromatydy, są rozmontowywane, umożliwiając ich rozdzielenie..

Kinetochor podczas mejozy

Mejoza to proces podziału komórki bardzo podobny i jednocześnie bardzo różny od mitozy, ponieważ komórka dzieli się „dwukrotnie”.

Podczas pierwszego podziału mejotycznego kinetochory przyłączają się do włókien wrzeciona pochodzących z każdego bieguna, oddzielając chromosomy homologiczne, a nie chromatydy siostrzane..

Później, podczas drugiego podziału, kinetochory są ponownie połączone z włóknami wrzeciona, które powstają z każdego bieguna, oddzielając chromatydy siostrzane w celu ich dystrybucji między komórkami potomnymi..

Powodzenie produkcji „zdrowych” komórek płciowych zależy w dużej mierze od prawidłowego funkcjonowania kinetochorów na każdym chromosomie, ponieważ błędna segregacja dowolnego chromosomu może powodować ważne stany patologiczne u ludzi, takie jak trisomia 21 lub Down na przykład zespół.

Bibliografia

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. i Walter, P. (2015). Biologia molekularna komórki. Garland Science. Nowy Jork, 1227-1242.
2. Brenner, S., Pepper, D., Berns, M. W., Tan, E., & Brinkley, B. R. (1981). Struktura kinetochoru, duplikacja i dystrybucja w komórkach ssaków: analiza ludzkich autoprzeciwciał od pacjentów z twardziną skóry. The Journal of Cell Biology, 91 (1), 95–102.
3. Chan, G. K., Liu, S. T. i Yen, T. J. (2005). Struktura i funkcja kinetochoru. Trends in cell biology, 15 (11), 589-598.
4. Cheeseman, I.M. (2014). Kinetochor. Perspektywy Cold Spring Harbor w biologii, 6 (7), a015826.
5. Tooley, J. i Stukenberg, P. T. (2011). Kompleks Ndc80: integruje wiele ruchów kinetochoru. Badania chromosomów: międzynarodowe czasopismo poświęcone molekularnym, supramolekularnym i ewolucyjnym aspektom biologii chromosomów, 19 (3), 377-391.
6. Yamagishi, Y., Sakuno, T., Goto, Y. i Watanabe, Y. (2014). Skład kinetochoru i jego funkcja: lekcje z drożdży. Recenzje mikrobiologiczne FEMS, 38 (2), 185-200.