Welche Funktion haben Spindeln während der Mitose?

Spindelfasern sind Proteinstrukturen, die sich früh in der Mitose oder Zellteilung bilden. Sie bestehen aus Mikrotubuli, die aus den Zentriolen stammen, zwei radförmigen Körpern, die sich im Zentromerbereich der Zelle befinden. Das Zentromer wird auch als Mikrotubuli-Organisierungszentrum bezeichnet. Die Spindelfasern bieten ein Gerüst und ein Befestigungsmittel, das die Chromosomen organisiert, ausgerichtet und sortiert hält den gesamten Mitoseprozess, wodurch das Auftreten von Aneuploidie oder Tochterzellen mit unvollständigen Sätzen von Chromosomen. Aneuploidie ist charakteristisch für Krebserkrankungen.

Die Spindelmikrotubuli sind Proteinfasern, die aus bis zu 45 verschiedenen Proteinen bestehen, die aus den Zentriolen wachsen. Sie bilden ein Polymer, das ein großes Molekül ist, das aus vielen ähnlichen Molekülen besteht, die miteinander verbunden sind. Eine Reihe von Proteinen, die als molekulare Motoren bezeichnet werden, treiben die Spindelbildung und -funktion an, darunter Kinesine und Dynein. Kinesine helfen, die beiden gegenüberliegenden Pole der Spindel aufzubauen, die Chromosomen zwischen den Polen zu positionieren und die Spindelpole zu fokussieren. Dynein reguliert Spindellänge, Spindelposition und Polfokussierung und trägt zum Checkpoint während der Metaphase bei. In der Metaphase reihen sich Chromosomenpaare entlang des Mittelpunkts der sich teilenden Zelle entlang der Äquatorialebene auf. Hier werden sie bei der Zellteilung auf korrekte Anhaftung an die Spindel und Trennbereitschaft überprüft.

Die Mikrotubuli der Spindel heften sich an einen spezifischen Proteinkomplex namens Kinetochor, der sich im Zentromerbereich nahe der Mitte jedes Chromosoms befindet. Andere Mikrotubuli heften sich an die Chromosomenarme oder das andere Ende der Zelle. Die Chromosomen können ebenso wie die Spindel selbst Mikrotubuli bilden. Die Anordnung der Spindel und der chromosomalen Mikrotubuli ist eine makromolekulare Maschine, die kompliziert und dynamisch ist.

Nachdem die Chromosomen auf der Äquatorebene überprüft wurden, lösen sich die Adhäsionen zwischen den beiden Chromosomensätzen auf. Diese Aktion ermöglicht es den Spindelfasern, die die Chromosomen an den Zentriolen an jedem Ende der sich teilenden Zelle befestigen, die beiden Chromosomensätze auseinander zu ziehen. Spindelmikrotuben, die in gegenüberliegende Seiten der Zelle hineingewachsen sind, haben ursprünglich überlappende Bereiche; aber wenn die Chromosomen während des Anaphase-Stadiums der Mitose zu segregieren beginnen, nehmen die Überlappungsbereiche ab und die Zelle verlängert sich.

Während die Anaphase fortschreitet, ziehen Spindelfasern jeden Chromosomensatz zu entgegengesetzten Enden der sich teilenden Zelle. Zwei Methoden der Spindelverkürzung wirken, um die Chromosomen zu bewegen. Bei einem Mechanismus beginnen die an den chromosomalen Kinetochoren befestigten Spindelfasern schnell abzubauen und depolymerisieren, was die Mikrotubuli verkürzt und die Chromosomen näher an den Pol rückt, an dem sich die Mikrotubuli befinden angebracht. Ein weiterer Ziehmechanismus tritt auf, wenn Motorproteine ​​an den Spindelpolen die Chromsomen näher zusammenziehen. Während der Telophase der Mitose segregiert jeder Chromosomensatz an den Enden der sich teilenden Zelle, und die Spindelfasern depolymerisieren und verschwinden ebenso wie die Zentriolen. Die Zelle teilt sich dann in zwei identische Tochterzellen.