Negli eucarioti, le cellule del corpo si dividono per formare più cellule in un processo chiamato mitosi. Le cellule degli organi riproduttivi subiscono un altro tipo di divisione cellulare chiamata meiosi. In questi processi, le cellule entrano in diverse fasi per ottenere la divisione. I cinetocori svolgono un ruolo importante nella divisione cellulare, garantendo la corretta distribuzione del DNA alle cellule figlie.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
I cinetocori e i microtubuli non cinetocore hanno una struttura piuttosto diversa. Entrambi lavorano insieme per garantire la corretta distribuzione del DNA alle cellule figlie nella divisione cellulare.
Perché è necessaria la mitosi?
Cellule eucariotiche subiscono la mitosi per i tessuti nuovi o in crescita e per la riproduzione asessuata. Una cellula si divide in due nuove cellule figlie, dividendo il nucleo e i cromosomi per fare ciò. Queste nuove cellule sono identiche.
Affinché questo processo avvenga con successo, il numero di cellule cromosomiche deve essere mantenuto, il che significa che devono essere copiate per ogni nuova cellula figlia. Gli umani hanno 23 paia di
cromosomi in ogni cella. Ogni cromosoma immagazzina il DNA. Le coppie di cromosomi sono denominate cromatidi fratelli, e il punto in cui si incontrano è detto centromero.Fasi della mitosi
L'obiettivo della divisione cellulare è copiare il materiale genetico in nuove cellule figlie in modo che siano in grado di funzionare correttamente. Perché ciò accada, ogni unità di DNA deve essere riconosciuta, quindi deve esserci una connessione tra di essa e altre parti della cellula per la distribuzione, e deve esserci un modo per trasferire il DNA alla figlia cellule.
Tra le divisioni cellulari, la cellula si trova in una fase chiamata interfase, che consiste nel primo gap o G1 fase, la fase S e il secondo gap o G2 fase.
Dopo l'interfase, la mitosi inizia con profase. A questo punto cromatina nel nucleo è duplicato. I cromatidi fratelli risultanti sono attorcigliati in modo compatto. Il nucleolo va via, e una struttura chiamata a mandrino forme nel citoplasma della cellula, costituito da fibre del fuso.
prometafase segue. In questa fase, ci sono frammenti di involucro nucleare nel citoplasma. Il mandrino microtubuli, o lunghi filamenti proteici simili a tubi, avanzano sui cromosomi per iniziare il loro lavoro. Al centromero adiacente tra i cromatidi fratelli, un complesso proteico chiamato a cinetocore appare. I microtubuli si attaccano a questa nuova struttura.
Nel metafase, i centrosomi si formano ai poli cellulari opposti. I cromosomi si dispongono in linea. I microtubuli si estendono verso i centrosomi e viene creato un fuso. I microtubuli svolgono la diapositiva in anafase, spostando i cromosomi fino a quando non sono centralizzati sull'equatore della cellula.
Durante anafase, i cromatidi appaiati sono separati. Questi formano nuovi cromosomi. I loro centrosomi vengono allontanati da microtubuli non cinetocore. I cromosomi vengono spostati alle estremità opposte della cellula.
telofase provoca l'allungamento cellulare da parte dei microtubuli non cinetocore. Gli ex frammenti nucleari aiutano a creare nuovi nuclei per le cellule figlie. Quindi i cromosomi contorti si allentano.
Infine, in citochinesi, il citoplasma effettivo della cellula viene diviso per dare luogo alle nuove cellule figlie.
Che cos'è un cinetocore?
Nel 1880, l'anatomista Walther Flemming scoprì il sito di attacco dei fusi mitotici sui cromosomi. Questo era il cinetocore. Più recentemente, i cinetocori umani sono stati chiariti rapidamente.
La definizione di cinetocore in biologia è a complesso proteico che si forma sui cromosomi al loro centro, in un'area chiamata centromero. I cinetocori svolgono il ruolo cruciale per la corretta distribuzione del DNA alle nuove cellule figlie nella mitosi.
Questo complesso proteico è considerato a macromolecola. Mentre il DNA di diversi organismi varia ampiamente, i cinetocori sono molto simili tra le specie e sono quindi conservato.
Differenze tra cinetocori e microtubuli non cinetocore
I cinetocori differiscono dai microtubuli non cinetocori in numerosi modi. La loro differenza strutturale è la prima differenza. I cinetocori sono grandi strutture costituite da molte proteine diverse, assemblate ai centromeri dei cromosomi.
I cinetocori fungono da ponte tra il DNA di un cromosoma e i microtubuli non cinetocori. I microtubuli non cinetocore sono polimeri che lavorano con i cinetocori per allineare e separare i cromosomi. I microtubuli non cinetocore possono essere lunghi e sottili e svolgono funzioni diverse. Queste diverse strutture devono lavorare insieme, tuttavia, per ottenere il controllo dei cromosomi e del loro movimento durante la mitosi.
La funzione di un cinetocore
I cinetocori funzionano essenzialmente come minuscole macchine che interagiscono con le strutture cellulari per spostare i cromosomi durante la divisione cellulare. Questa è una grande responsabilità per il cinetocore; se non spostati correttamente, gli errori nel DNA potrebbero portare a malattie genetiche deleterie o forse al cancro. Un cinetocore ha bisogno di un centromero funzionale in modo che possa assemblarsi sul DNA cromosomico e lavorare sul suo ruolo cruciale.
Il istone centromero proteina A, o CENP-A, forma nucleosomi sui centromeri. Serve come sito per la formazione dei cinetocori. I nucleosomi CENP-A lavorano con CENP-C, nel cinetocore interno, e questo consente di assemblare il cinetocore in modo da copiare la cromatina. Il cinetocore viene utilizzato come metodo stabile di riconoscimento del DNA in modo che la mitosi possa procedere.
Interazione cinetocore e non cinetocore
Una volta che i cinetocori possono assemblarsi su un cromosoma, le proteine si raccolgono e iniziano a costruire la suddetta macchina. Nei vertebrati, ci possono essere più di 100 proteine in un cinetocore. Il cinetocore interno è costituito da proteine che interagiscono con il centromero della cromatina. Le proteine dei cinetocori esterni lavorano per legare i microtubuli non cinetocori. Questa è un'altra differenza tra cinetocori e non cinetocori.
L'assemblaggio del cinetocore viene attentamente condotto attraverso il ciclo cellulare in modo che una volta che una cellula entra nella mitosi, un assemblaggio dinamico del cinetocore può avvenire in pochi minuti. Quindi il complesso può essere smontato secondo necessità. Il controllo dell'assemblaggio del cinetocore è assistito da fosforilazione.
I cinetocori devono lavorare direttamente con molti microtubuli non cinetocori. Il complesso chiamato Ndc80 permette questa interazione. È un po' una danza, poiché i microtubuli cambiano in lunghezza mentre polimerizzano e depolimerizzano. Il cinetocore deve tenere il passo. Questa “danza” genera forza.
Durante l'anafase, i cinetocori vengono catturati dai microtubuli non cinetocore dai poli opposti e vengono tirati da quei microtubuli in modo che i cromosomi possano separarsi. I motori a microtubuli come kinesin e dynein aiutare questo. Una forza aggiuntiva viene generata quando i microtubuli si depolimerizzano. Il cinetocore agisce come un controllore delle forze dei microtubuli in modo che possa allineare i cromosomi per la segregazione.
Controllo degli errori
Il cinetocore dinamico non è solo una minuscola macchina che separa i cromosomi. Funziona anche come controllo sul controllo di qualità. Eventuali errori commessi nel processo potrebbero causare errori genetici. I cinetocori funzionano anche per fermare gli attacchi difettosi con i microtubuli; questo è aiutato da Aurora B chinasi tramite fosforilazione.
Vicino al nucleo dei centromeri, un complesso proteico chiamato Pz1/Mde4 lavora per prevenire attacchi cinetocore impropri.
Affinché l'anafase avvenga correttamente, gli errori devono essere corretti, oppure l'anafase deve essere ritardata. Le proteine aiutano a rintracciare uno di questi errori; un errore provoca un segnale al cinetocore che provoca l'arresto del ciclo cellulare prima dell'anafase.
In sintesi, i cinetocori differiscono dai microtubuli non cinetocori sia nella struttura che nella funzione. Entrambi devono lavorare insieme per ottenere una divisione cellulare di successo e la conservazione del DNA in nuove cellule figlie.
Una nuova frontiera
I ricercatori continuano a scoprire come la struttura e la funzione dei cinetocori influenzino la segregazione dei cromosomi nella mitosi e nella meiosi. Man mano che la ricerca si sviluppa, si spera che gli scienziati abbiano una visione più chiara su come funziona l'assemblaggio del cinetocore durante la replicazione del DNA, tra le altre potenzialità. Questa piccola ma potente macchina mantiene la divisione cellulare senza intoppi e merita ulteriori studi.