Chez les eucaryotes, les cellules du corps se divisent pour fabriquer plus de cellules dans un processus appelé mitose. Les cellules des organes reproducteurs subissent une autre sorte de division cellulaire appelée méiose. Dans ces processus, les cellules entrent dans plusieurs phases pour réaliser la division. Les kinétochores jouent un rôle important dans la division cellulaire, assurant la bonne distribution de l'ADN aux cellules filles.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les microtubules kinétochores et non kinétochores ont une structure assez différente. Ils travaillent tous deux ensemble pour assurer la bonne distribution de l'ADN aux cellules filles lors de la division cellulaire.
Pourquoi la mitose est-elle nécessaire ?
Des cellules eucaryotes subir une mitose pour les tissus nouveaux ou en croissance et pour la reproduction asexuée. Une cellule se divise en deux nouvelles cellules filles, divisant le noyau et les chromosomes pour ce faire. Ces nouvelles cellules sont identiques.
Pour que ce processus se déroule avec succès, le nombre de chromosomes de cellules doit être maintenu, ce qui signifie qu'ils doivent être copiés pour chaque nouvelle cellule fille. Les humains ont 23 paires de
chromosomes dans chaque cellule. Chaque chromosome stocke l'ADN. Les paires de chromosomes sont nommées chromatides soeurs, et le point où ils se rencontrent est appelé le centromère.Étapes de la mitose
L'objectif de la division cellulaire est de copier le matériel génétique dans de nouvelles cellules filles de manière à ce qu'elles puissent fonctionner correctement. Pour que cela se produise, chaque unité d'ADN doit être reconnue, il doit donc y avoir un lien entre elle et d'autres parties de la cellule pour la distribution, et il doit y avoir un moyen de déplacer l'ADN vers la fille cellules.
Entre les divisions cellulaires, la cellule est dans une phase appelée interphase, qui se compose du premier espace ou G1 phase, la phase S et le deuxième écart ou G2 phase.
Après l'interphase, la mitose commence par prophase. À ce point chromatine dans le noyau est dupliqué. Les chromatides sœurs résultantes sont tordues de manière compacte. le nucléole s'en va, et une structure appelée broche se forme dans le cytoplasme de la cellule, constitué de fibres fusiformes.
Prométaphase suit. Dans cette étape, il y a des fragments d'enveloppe nucléaire dans le cytoplasme. La broche microtubules, ou de longs brins de protéines en forme de tube, avancent sur les chromosomes pour commencer leur travail. Au centromère adjacent entre les chromatides sœurs, un complexe protéique appelé kinétochore apparaît. Les microtubules s'attachent à cette nouvelle structure.
Dans métaphase, des centrosomes se forment aux pôles cellulaires opposés. Les chromosomes s'organisent en ligne. Les microtubules s'étendent vers les centrosomes et un fuseau est formé. Les microtubules effectuent la diapositive anaphase, déplaçant les chromosomes jusqu'à ce qu'ils soient centralisés sur l'équateur de la cellule.
Durant anaphase, les chromatides appariées sont séparées. Ceux-ci forment de nouveaux chromosomes. Leurs centrosomes sont séparés par microtubules non kinétochores. Les chromosomes sont déplacés vers les extrémités opposées de la cellule.
Télophase entraîne un allongement cellulaire par les microtubules non kinétochores. Les anciens fragments nucléaires aident à créer de nouveaux noyaux pour les cellules filles. Ensuite, les chromosomes tordus se desserrent.
Enfin, dans cytokinèse, le cytoplasme réel de la cellule est divisé pour donner les nouvelles cellules filles.
Qu'est-ce qu'un kinétochore ?
En 1880, l'anatomiste Walther Flemming a découvert le site de fixation des fuseaux mitotiques sur les chromosomes. C'était le kinétochore. Plus récemment, les kinétochores humains ont été élucidés à un rythme rapide.
La définition du kinétochore en biologie est un complexe de protéines qui se forme sur les chromosomes en leur centre, dans une zone appelée centromère. Les kinétochores jouent un rôle crucial pour distribuer correctement l'ADN aux nouvelles cellules filles en mitose.
Ce complexe protéique est considéré comme un macromolécule. Alors que l'ADN de différents organismes varie considérablement, les kinétochores sont très similaires d'une espèce à l'autre et sont donc conservé.
Différences entre les microtubules kinétochores et non kinétochores
Les kinétochores diffèrent des microtubules non kinétochores de plusieurs manières. Leur différence structurelle est la première différence. Les kinétochores sont de grandes structures constituées de nombreuses protéines différentes, assemblées aux centromères des chromosomes.
Les kinétochores servent de pont entre l'ADN d'un chromosome et les microtubules non kinétochores. Les microtubules non kinétochores sont des polymères qui fonctionnent avec les kinétochores pour aligner et séparer les chromosomes. Les microtubules non kinétochores peuvent être longs et grêles, et ils remplissent différentes fonctions. Ces différentes structures doivent cependant travailler ensemble pour assurer le contrôle des chromosomes et de leur mouvement au cours de la mitose.
La fonction d'un kinétochore
Les kinétochores fonctionnent essentiellement comme de minuscules machines qui interagissent avec les structures cellulaires pour déplacer les chromosomes pendant la division cellulaire. C'est une grande responsabilité pour le kinétochore; s'ils ne sont pas déplacés correctement, des erreurs dans l'ADN pourraient entraîner des troubles génétiques délétères ou peut-être un cancer. Un kinétochore a besoin d'un centromère fonctionnel pour pouvoir s'assembler sur l'ADN chromosomique et se mettre au travail sur son rôle crucial.
le histone centromère protéine A, ou CENP-A, forme des nucléosomes sur les centromères. Il sert de site pour la formation des kinétochores. Les nucléosomes CENP-A fonctionnent avec CENP-C, dans le kinétochore interne, ce qui permet d'assembler le kinétochore pour copier la chromatine. Le kinétochore est utilisé comme méthode stable de reconnaissance de l'ADN afin que la mitose puisse se dérouler.
Interaction kinétochore et non kinétochore
Une fois que les kinétochores sont autorisés à s'assembler sur un chromosome, les protéines se rassemblent et commencent à construire cette machine susmentionnée. Chez les vertébrés, il peut y avoir plus de 100 protéines dans un kinétochore. Le kinétochore interne est constitué de protéines qui interagissent avec le centromère de la chromatine. Les protéines des kinétochores externes agissent pour lier les microtubules non kinétochores. C'est une autre différence entre les kinétochores et les non-kinétochores.
L'assemblage du kinétochore est soigneusement conduit tout au long du cycle cellulaire de sorte qu'une fois qu'une cellule entre en mitose, un assemblage dynamique du kinétochore puisse se produire en quelques minutes. Ensuite, le complexe peut se démonter au besoin. Le contrôle de l'assemblage du kinétochore est assisté par phosphorylation.
Les kinétochores doivent travailler directement avec de nombreux microtubules non kinétochores. Le complexe appelé Ndc80 permet cette interaction. C'est un peu une danse, car les microtubules changent de longueur à mesure qu'ils polymérisent et se dépolymérisent. Le kinétochore doit suivre. Cette « danse » génère de la force.
Pendant l'anaphase, les kinétochores sont saisis par des microtubules non kinétochores des pôles opposés et sont tirés par ces microtubules afin que les chromosomes puissent se séparer. Les moteurs de microtubules tels que kinésine et dynéine aider cela. Une force supplémentaire est générée lorsque les microtubules se dépolymérisent. Le kinétochore agit comme un contrôleur des forces des microtubules afin qu'il puisse aligner les chromosomes pour la ségrégation.
Vérification des erreurs
Le kinétochore dynamique n'est pas seulement une minuscule machine qui sépare les chromosomes. Il fonctionne également comme un contrôle sur le contrôle de la qualité. Toute erreur commise dans le processus pourrait entraîner des erreurs génétiques. Les kinétochores agissent également pour arrêter les pièces jointes défectueuses avec des microtubules; ceci est aidé par Aurora B kinase par phosphorylation.
Près du noyau des centromères, un complexe protéique appelé Pcs1/Mde4 fonctionne pour empêcher les pièces jointes kinétochore inappropriées.
Pour que l'anaphase se déroule correctement, les erreurs doivent être corrigées, ou bien l'anaphase doit être retardée. Les protéines aident à traquer n'importe laquelle de ces erreurs; une erreur se traduit par un signal au niveau du kinétochore qui entraîne l'arrêt du cycle cellulaire avant l'anaphase.
En somme, les kinétochores diffèrent des microtubules non kinétochores à la fois par leur structure et leur fonction. Les deux doivent travailler ensemble pour réussir la division cellulaire et la conservation de l'ADN dans les nouvelles cellules filles.
Une nouvelle frontière
Les chercheurs continuent de découvrir comment la structure et la fonction des kinétochores affectent la ségrégation des chromosomes lors de la mitose et de la méiose. Au fur et à mesure que la recherche se déroule, les scientifiques auront, espérons-le, une vision plus claire du fonctionnement de l'assemblage du kinétochore pendant la réplication de l'ADN, entre autres potentialités. Cette petite mais puissante machine maintient le bon fonctionnement de la division cellulaire et mérite une étude plus approfondie.