Eukarüootides jagunevad keharakud, et saada rohkem rakke nn protsessis mitoos. Reproduktiivorgani rakud läbivad teist tüüpi rakkude jagunemise, mida nimetatakse meioos. Nendes protsessides sisenevad rakud jagunemise saavutamiseks mitmesse faasi. Kinetokooridel on rakkude jagunemisel oluline roll, tagades DNA korraliku jaotumise tütarrakkudele.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Kinetohoorid ja mitteketokoorsed mikrotuubulid on oma struktuurilt üsna erinevad. Mõlemad teevad koostööd, et tagada DNA õige jaotumine tütarrakkudele rakkude jagunemisel.
Miks on mitoos vajalik?
Eukarüootsed rakud läbima mitoosi uute või kasvavate kudede ja mittesugulise paljunemise jaoks. Üks rakk jaguneb kaheks uueks tütarrakuks, jagades selleks tuuma ja kromosoomid. Need uued lahtrid on identsed.
Selle protsessi edukaks toimumiseks tuleb säilitada rakkude kromosoomide arv, see tähendab, et need tuleb kopeerida iga uue tütreraku kohta. Inimestel on 23 paari kromosoomid igas lahtris. Igas kromosoomis on DNA. Kromosoomipaarid on nimetatud õekromatiididja nende kohtumise kohta nimetatakse tsentromeer.
Mitoosi etapid
Rakkude jagunemise eesmärk on kopeerida geneetiline materjal uutesse tütarrakkudesse nii, et need suudaksid korralikult toimida. Selle juhtumiseks tuleb ära tunda iga DNA üksus, seega peab selle vahel olema seos ja muud raku osad levitamiseks ning peab leidma viisi, kuidas DNA tütre juurde viia rakke.
Rakkude jagunemise vahel on rakk nn interfaas, mis koosneb esimesest pilust ehk G-st1 faas, S-faas ja teine vahe ehk G2 faas.
Pärast interfaasi algab mitoos ennustama. Sel hetkel kromatiin tuumas on dubleeritud. Saadud õekromatiidid keeratakse kompaktselt kokku. The tuum kaob ja struktuur nimega a spindel moodustub raku tsütoplasmas, mis on valmistatud spindli kiududest.
Prometafaas järgneb. Selles etapis on tsütoplasmas tuumaümbrise fragmendid. Spindli mikrotuubulidvõi pikad tubelike valgu ahelad lähevad kromosoomidele oma töö alustamiseks. Sõsarkromatiidide vahel külgneval tsentromeeril tekkis valgukompleks nimega a kinetohoor ilmub. Selle uue struktuuri külge kinnituvad mikrotuubulid.
Sisse metafaasmoodustuvad tsentrosoomid vastandlikel raku poolustel. Kromosoomid paigutavad end ritta. Mikrotuubulid sirutuvad tsentrosoomide poole ja tehakse spindel. Mikrotuubulid täidavad anafaasiline slaid, liigutades kromosoome, kuni need on tsentraliseerunud raku ekvaatoril.
Ajal anafaas, paaristatud kromatiidid eraldatakse. Need moodustavad uued kromosoomid. Nende tsentrosoomid on üksteisest eemale lükatud mitte-kinetochore mikrotuubulid. Kromosoomid viiakse raku vastassuundadesse.
Telefaas põhjustab raku pikenemist mitte-kinetohoorsete mikrotuubulite poolt. Endised tuumakillud aitavad luua tütarrakkudele uusi tuuma. Siis lõdvenevad keerdunud kromosoomid.
Lõpuks aastal tsütokinees, raku tegelik tsütoplasma jagatakse, et saada uued tütarrakud.
Mis on kinetohoor?
Aastal 1880 avastas anatoom Walther Flemming kromosoomides mitootiliste spindlite kinnituskoha. See oli kinetohoor. Viimasel ajal on inimese kinetokoorid kiiresti välja selgitatud.
Kinetohooride määratlus bioloogias on a valgukompleks mis moodustub kromosoomides nende keskustes tsentromeeriks nimetatud piirkonnas. Kinetokoorid mängivad otsustavat rolli DNA korralikul levitamisel mitoosi korral uutele tütarrakkudele.
Seda valgukompleksi peetakse a makromolekul. Kui erinevate organismide DNA varieerub suuresti, on kinetokoorid liikide lõikes väga sarnased ja seega ka konserveeritud.
Kinetohooride ja mitte-kinetokooriliste mikrotuubulite erinevused
Kinetokoorid erinevad mitteretorkoortest mikrotuubulitest mitmel viisil. Nende struktuurne erinevus on esimene erinevus. Kinetokoorid on paljudest erinevatest valkudest koosnevad suured struktuurid, mis on kokku pandud kromosoomide tsentromeerides.
Kinetokoorid toimivad sillana kromosoomi DNA ja mitte-kinetohoorsete mikrotuubulite vahel. Nonkinetochore mikrotuubulid on polümeerid, mis töötavad koos kinetokooridega kromosoomide joondamiseks ja eraldamiseks. Nonkinetochore mikrotuubulid võivad olla pikad ja pöörlevad ning neil on erinevad funktsioonid. Need erinevad struktuurid peavad aga koos töötama, et saavutada kromosoomide kontroll ja nende liikumine mitoosi ajal.
Kinetohoori funktsioon
Kinetokoorid töötavad põhimõtteliselt pisikeste masinatena, mis suhtlevad rakustruktuuridega, et rakkude jagunemise ajal kromosoome liigutada. Kinetohoori eest on see suur vastutus; korralikult liigutamata võivad DNA vead põhjustada kahjulikke geneetilisi häireid või võib-olla vähki. Kinetokoor vajab funktsionaalset tsentroomi, et see saaks kromosomaalsel DNA-l koguneda ja asuda oma üliolulise rolli kallale.
The histooni tsentromeervalk Avõi CENP-A moodustab tsentromeeridel nukleosoomid. See toimib kinetokooride moodustumise kohana. CENP-A nukleosoomid töötavad koos sisemise kinetokooriga CENP-C-ga ja see võimaldab kinetokore kokku panna nii, et kromatiini saaks kopeerida. Kinetohoori kasutatakse stabiilse DNA tuvastamise meetodina, nii et mitoos võib jätkuda.
Kinetochore ja Nonkinetochore interaktsioon
Kui kinetokooridel lastakse kromosoomis koguneda, kogunevad valgud ja hakkavad seda ülalmainitud masinat ehitama. Selgroogsetel võib ühes kinetokooris olla üle 100 valgu. Sisemine kinetokoor koosneb valkudest, mis interakteeruvad kromatiini tsentromeeriga. Väliste kinetokooride valgud seovad mitteketokoorseid mikrotuubuleid. See on veel üks erinevus kinetochoride ja nonkinetochoride vahel.
Kinetohoori kokkupanek viiakse hoolikalt läbi rakutsükli, nii et kui rakk siseneb mitoosi, võib kinetokoor dünaamiline kokkupanek toimuda mõne minutiga. Siis saab kompleks vastavalt vajadusele lahti võtta. Kinetohoorkoostu juhtimist aitab fosforüülimine.
Kinetokoorid peavad töötama otse paljude mitteretokooriliste mikrotuubulitega. Kompleks helistas Ndc80 võimaldab seda suhtlust. See on natuke tants, sest mikrotuubulite pikkus muutub, kui need polümeriseeruvad ja depolümeriseeruvad. Kinetohoor peab sammu pidama. See “tants” tekitab jõudu.
Anafaasi ajal haaravad kinetokoorid mitte-kinetohoorsed mikrotuubulid vastandpoolustelt ja tõmbavad nende mikrotuubulite abil, et kromosoomid saaksid eralduda. Mikrotuubulimootorid nagu kinesiin ja dyneiin seda aidata. Mikrotuubulite depolümeriseerumisel tekib täiendav jõud. Kinetokoor toimib mikrotuubulite jõudude kontrollijana, nii et see saab kromosoomid segregatsiooni jaoks reastada.
Vigade otsimine
Dünaamiline kinetokoor ei ole ainult väike masin, mis kromosoome üksteisest lahutab. See toimib ka kvaliteedikontrolli kontrollina. Kõik selles protsessis tehtud vead võivad põhjustada geneetilisi vigu. Kinetohoorid töötavad ka mikrotuubulitega vigaste kinnituste peatamiseks; seda aitab Aurora B kinaas fosforüülimise teel.
Tsentromeeride südamiku lähedal nimetatakse valgukompleksi Tk1 / Mde4 töötab valede kinetohooride manuste vältimiseks.
Anafaasi korralikuks toimumiseks tuleb vead parandada või muidu tuleb anafaasi edasi lükata. Valgud aitavad nende vigade jälile jõuda; viga annab kinetokooris signaali, mille tulemusel peatatakse rakutsükkel enne anafaasi.
Kokkuvõttes erinevad kinetokoorid mitte-kinetohoorsetest mikrotuubulitest nii struktuuri kui ka funktsiooni poolest. Mõlemad peavad tegema koostööd, et saavutada edukas rakkude jagunemine ja DNA säilitamine uutes tütarrakkudes.
Uus piir
Teadlased avastavad jätkuvalt, kuidas kinetokooride struktuur ja funktsioon mõjutavad kromosoomide segregatsiooni mitoosis ja meioosis. Rohkemate uuringute arenedes on teadlastel loodetavasti muu potentsiaali kõrval selgem ülevaade sellest, kuidas kinetohoorkooslus DNA replikatsiooni ajal töötab. See väike, kuid võimas masin hoiab rakkude jagunemise sujuvalt ja seda tasub edasi uurida.