Co się dzieje, gdy mitoza idzie nie tak?

Kiedy komórka się dzieli, tworzy dwie identyczne komórki potomne, z których każda zawiera kopię oryginalnego DNA komórki. Nazwą tego procesu jest mitoza, a błędy w procesie skutkują nieprawidłowymi kopiami DNA. Skutki tych błędów na zdrowie organizmu wahają się od łagodnych do śmiertelnych, w zależności od ich liczby i rodzaju. Jedną z potencjalnych konsekwencji jest rak; naukowcy śledzą wszystkie typy raka od szkodliwych mutacji pomnożonych przez mitozę.

DNA, czasami nazywane genetycznym planem, zawiera materiał dziedziczny prawie wszystkich organizmów. Niewłaściwe kopiowanie DNA powoduje dwa rodzaje błędów lub mutacje. Ciche mutacje nie mają wpływu na sekwencję DNA, ale mutacje zmiany sensu, które zmieniają sekwencje aminokwasów, często wpływają na powiązaną funkcję. Mutacje zmiany sensu mogą się z czasem namnażać, prowadząc do zakłócenia cyklu komórkowego i powstawania guzów, które są produktem niekontrolowanej reprodukcji komórek. Rak występuje, gdy zmutowane komórki ignorują lub omijają normalne „punkty kontrolne” regulujące mitozę i zaczynają się rozmnażać w niekontrolowany sposób.

Proces mitozy generuje identyczne komórki potomne poprzez ułożenie chromosomów w dwie równe grupy. Kiedy proces przebiega normalnie, chromosomy przyczepiają się do wrzecion przypominających struny i zaczynają przemieszczać się do środka każdej komórki potomnej. Jeśli jednak chromosomy nie przyczepią się do tych wrzecion, komórka potomna może mieć dodatkową kopię chromosomu po podziale komórki lub może jej brakować. Naukowcy określają stan, w którym komórki mają nieprawidłową liczbę chromosomów, jako aneuploidię. Zespół Downa, który charakteryzuje się specyficznymi rysami twarzy i większą podatnością na niektóre choroby, takie jak choroba Alzheimera i białaczka, to jedno zaburzenie spowodowane obecnością dodatkowego chromosom.

Zastąpienie mitotycznych punktów kontrolnych w komórkach rakowych powoduje niekontrolowane uszkodzenie organelli komórkowych, które są jednostkami wewnątrz komórek, które pełnią określone funkcje. Podczas normalnej mitozy uszkodzone organelle mają szansę na naprawę i regenerację między podziałami komórkowymi, ale nie mają takiej możliwości, gdy podział komórki nie ustaje. Komórki z uszkodzonymi organellami mogą umrzeć. Według badań z 2012 r., wyciek z uszkodzonych mitochondriów, które są organellami dostarczającymi energię do komórki, może wywołać uwalnianie enzymów kata.

Mutacje komórkowe w jednostce nie zawsze są jednolite; niektóre komórki mogą mieć zmutowaną wersję genu, podczas gdy inne mają normalną wersję tego samego genu. Genetycy nazywają ten stan mozaicyzmem. W komórkach somatycznych lub komórkach innych niż komórki jajowe lub plemniki osobnik może nie być dotknięty mutacje, ale jeśli zmutowany genotyp jest szeroko rozpowszechniony i wystarczająco szkodliwy, mutacja może mieć wpływ. Dwa przykłady chorób związanych z mozaicyzmem to hemofilia, zaburzenie krzepnięcia krwi i zespół Marfana, który powoduje niezwykle długie kończyny.