ความแตกต่างระหว่าง Kinetochore และ Nonkinetochore

ในยูคาริโอต เซลล์ของร่างกายจะแบ่งตัวเพื่อสร้างเซลล์มากขึ้นในกระบวนการที่เรียกว่า ไมโทซิส. เซลล์อวัยวะสืบพันธุ์มีการแบ่งเซลล์อีกประเภทหนึ่งเรียกว่า ไมโอซิส. ในกระบวนการเหล่านี้ เซลล์จะเข้าสู่หลายขั้นตอนเพื่อให้เกิดการแบ่งตัว Kinetochores มีบทบาทสำคัญในการแบ่งเซลล์ ทำให้มั่นใจได้ว่ามีการกระจาย DNA ไปยังเซลล์ลูกสาวอย่างเหมาะสม

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

Kinetochore และ microtubules nonkinetochore มีโครงสร้างแตกต่างกันมาก พวกเขาทั้งสองทำงานร่วมกันเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจาย DNA ไปยังเซลล์ลูกสาวอย่างเหมาะสมในการแบ่งเซลล์

เซลล์ยูคาริโอต ได้รับไมโทซิสสำหรับเนื้อเยื่อใหม่หรือเนื้อเยื่อที่กำลังเติบโตและการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ เซลล์หนึ่งแบ่งออกเป็นสองเซลล์ลูกสาวใหม่ โดยแยกนิวเคลียสและโครโมโซมออกเพื่อทำสิ่งนี้ เซลล์ใหม่เหล่านี้เหมือนกัน

เพื่อให้กระบวนการนี้เกิดขึ้นได้สำเร็จ ต้องรักษาจำนวนโครโมโซมของเซลล์ ซึ่งหมายความว่าจะต้องคัดลอกเซลล์ลูกสาวใหม่แต่ละเซลล์ มนุษย์มี. 23 คู่ โครโมโซม ในแต่ละเซลล์ โครโมโซมแต่ละตัวเก็บ DNA ชื่อคู่โครโมโซม ซิสเตอร์โครมาทิดส์และจุดที่พวกเขาพบกันเรียกว่า centromere.

เป้าหมายของการแบ่งเซลล์คือการคัดลอกสารพันธุกรรมไปยังเซลล์ลูกใหม่เพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างถูกต้อง เพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ต้องรับรู้ DNA แต่ละหน่วยดังนั้นจึงต้องมีความเชื่อมโยงระหว่างมัน และส่วนอื่นๆ ของเซลล์เพื่อการกระจาย และต้องมีวิธีการย้าย DNA ไปยังลูกสาว เซลล์.

ระหว่างการแบ่งเซลล์ เซลล์อยู่ในระยะที่เรียกว่า อินเตอร์เฟสซึ่งประกอบด้วยช่องว่างแรกหรือ G₁ เฟส เฟส S และช่องว่างที่สองหรือ G₂ เฟส.

หลังจากอินเตอร์เฟส ไมโทซิสเริ่มต้นด้วย คำทำนาย. ณ จุดนี้ โครมาติน ในนิวเคลียสจะทำซ้ำ โครมาทิดที่เกิดจากการบิดเบี้ยวอย่างแน่นหนา นิวเคลียส หายไปและโครงสร้างที่เรียกว่า แกนหมุน ก่อตัวในไซโตพลาสซึมของเซลล์ซึ่งทำจากเส้นใยสปินเดิล

โพรเมตาเฟส ดังต่อไปนี้ ในขั้นตอนนี้ มีชิ้นส่วนของซองจดหมายนิวเคลียร์ในไซโตพลาสซึม แกนหมุน ไมโครทูบูลหรือโปรตีนเส้นยาวคล้ายหลอด ให้เคลื่อนไปตามโครโมโซมเพื่อเริ่มทำงาน ที่เซนโทรเมียร์ที่อยู่ติดกันระหว่างซิสเตอร์โครมาทิด คอมเพล็กซ์โปรตีนที่เรียกว่า a kinetochore ปรากฏขึ้น ไมโครทูบูลยึดติดกับโครงสร้างใหม่นี้

ใน metaphaseเซนโทรโซมก่อตัวที่ขั้วเซลล์ตรงข้าม โครโมโซมเรียงตัวกันเป็นแถว ไมโครทูบูลยืดไปทางเซนโตรโซม และทำแกนหมุน ไมโครทูบูลทำหน้าที่ สไลด์แอนนาเฟสย้ายโครโมโซมจนกว่าจะรวมศูนย์บนเส้นศูนย์สูตรของเซลล์

ระหว่าง แอนนาเฟส, โครมาทิดที่จับคู่จะถูกแยกออกจากกัน เหล่านี้สร้างโครโมโซมใหม่ เซนโทรโซมของพวกมันถูกผลักออกจากกันโดย nonkinetochore microtubules. โครโมโซมถูกย้ายไปยังปลายอีกด้านของเซลล์

เทโลเฟส ส่งผลให้เกิดการยืดตัวของเซลล์โดยไมโครทูบูล nonkinetochore ชิ้นส่วนนิวเคลียร์ในอดีตช่วยสร้างนิวเคลียสใหม่สำหรับเซลล์ลูกสาว จากนั้นโครโมโซมที่บิดเบี้ยวจะคลายตัว

ในที่สุด ใน ไซโตไคเนซิส, ไซโตพลาสซึมที่แท้จริงของเซลล์ถูกแยกออกเพื่อทำให้เกิดเซลล์ลูกใหม่

ในปี 1880 นักกายวิภาคศาสตร์ Walther Flemming ได้ค้นพบจุดยึดสำหรับแกนไมโทติคบนโครโมโซม นี่คือไคเนโตชอร์ เมื่อเร็ว ๆ นี้ kinetochore ของมนุษย์ได้รับการอธิบายอย่างรวดเร็ว

คำจำกัดความของ kinetochore ในชีววิทยาคือ a โปรตีนคอมเพล็กซ์ ที่ก่อตัวบนโครโมโซมที่จุดศูนย์กลาง ในบริเวณที่เรียกว่าเซนโทรเมียร์ Kinetochores มีบทบาทสำคัญในการกระจาย DNA ไปยังเซลล์ลูกสาวใหม่ในไมโทซิสอย่างเหมาะสม

คอมเพล็กซ์โปรตีนนี้ถือเป็น โมเลกุลใหญ่. แม้ว่า DNA ของสิ่งมีชีวิตต่างๆ จะมีความแตกต่างกันอย่างมาก แต่ kinetochore มีความคล้ายคลึงกันมากในแต่ละสายพันธุ์ และเป็นเช่นนั้น อนุรักษ์

Kinetochore แตกต่างจากไมโครทูบูลที่ไม่ใช่ไคเนโตชอร์ในหลายๆ ด้าน ความแตกต่างเชิงโครงสร้างของพวกเขาคือความแตกต่างแรก Kinetochore เป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ที่ทำจากโปรตีนหลายชนิด ประกอบกันที่เซนโทรเมียร์ของโครโมโซม

Kinetochore ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่าง DNA ของโครโมโซมและไมโครทูบูลที่ไม่ใช่ไคเนโตชอร์ Nonkinetochore microtubules เป็นโพลีเมอร์ที่ทำงานร่วมกับ kinetochore เพื่อจัดตำแหน่งและแยกโครโมโซม Nonkinetochore microtubules อาจยาวและหมุนเป็นเกลียว และทำหน้าที่ต่างกัน โครงสร้างที่แตกต่างกันเหล่านี้ต้องทำงานร่วมกันเพื่อให้สามารถควบคุมโครโมโซมและการเคลื่อนที่ของโครโมโซมในระหว่างการแบ่งเซลล์ได้

Kinettochores ทำงานเป็นเครื่องจักรขนาดเล็กที่ทำปฏิกิริยากับโครงสร้างเซลล์เพื่อเคลื่อนย้ายโครโมโซมระหว่างการแบ่งเซลล์ นี่เป็นความรับผิดชอบที่ยิ่งใหญ่สำหรับ kinetochore; หากเคลื่อนย้ายไม่ถูกต้อง ข้อผิดพลาดใน DNA อาจนำไปสู่ความผิดปกติทางพันธุกรรมที่เป็นอันตรายหรืออาจเป็นมะเร็งได้ kinetochore ต้องการ centromere ที่ทำงานได้ เพื่อให้สามารถประกอบกับ DNA โครโมโซมและทำงานตามบทบาทที่สำคัญได้

โปรตีนฮิสโตนเซนโทรเมียร์ A proteinหรือ CENP-A สร้างนิวคลีโอโซมบนเซนโทรเมียร์ มันทำหน้าที่เป็นไซต์สำหรับการสร้าง kinetochore นิวคลีโอโซม CENP-A ทำงานร่วมกับ CENP-C ใน kinetochore ด้านใน และทำให้สามารถประกอบ kinetochore เพื่อคัดลอกโครมาตินได้ kinetochore ถูกใช้เป็นวิธีการจดจำ DNA ที่เสถียรเพื่อให้ไมโทซิสสามารถดำเนินต่อได้

เมื่อ kinetochores ได้รับอนุญาตให้รวมตัวกันบนโครโมโซม โปรตีนจะรวบรวมและเริ่มสร้างเครื่องจักรดังกล่าว ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง สามารถมีโปรตีนได้มากกว่า 100 ตัวในหนึ่ง kinetochore kinetochore ภายในประกอบด้วยโปรตีนที่ทำปฏิกิริยากับ centromere ของโครมาติน โปรตีนของ kinetochore ด้านนอกทำงานเพื่อจับ microtubules ที่ไม่ใช่ไคเนโตชอร์ นี่เป็นข้อแตกต่างระหว่าง kinetochore และ nonkinetochore

การประกอบ kinetochore จะดำเนินการอย่างระมัดระวังตลอดวงจรเซลล์ เพื่อที่ว่าเมื่อเซลล์เข้าสู่ไมโทซิส การประกอบแบบไดนามิกของ kinetochore สามารถเกิดขึ้นได้ในเวลาไม่กี่นาที จากนั้นคอมเพล็กซ์สามารถถอดแยกชิ้นส่วนได้ตามต้องการ ช่วยในการควบคุมการประกอบ kinetochore ฟอสโฟรีเลชั่น.

Kinetochore ต้องทำงานร่วมกับ microtubules ที่ไม่ใช่ไคเนโตชอร์จำนวนมากโดยตรง คอมเพล็กซ์ที่เรียกว่า Ndc80 อนุญาตให้มีปฏิสัมพันธ์นี้ เป็นการเต้นเล็กน้อย เนื่องจากไมโครทูบูลกำลังเปลี่ยนความยาวขณะที่พวกมันรวมตัวและสลายโพลีเมอไรเซชัน kinetochore จะต้องให้ทัน “การเต้นรำ” นี้สร้างพลัง

ระหว่างแอนนาเฟส ไคเนโตคอร์จะถูกจับโดยไมโครทูบูลที่ไม่ใช่ไคเนโตชอร์จากขั้วตรงข้าม และไมโครทูบูลเหล่านั้นดึงออกมาเพื่อให้โครโมโซมแยกจากกันได้ มอเตอร์ไมโครทูบูล เช่น kinesin และ ไดนีน ช่วยสิ่งนี้ แรงเพิ่มเติมจะเกิดขึ้นเมื่อไมโครทูบูลสลายตัว kinetochore ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมแรงของ microtubules เพื่อให้สามารถจัดเรียงโครโมโซมสำหรับการแยกตัวได้

kinetochore แบบไดนามิกไม่ได้เป็นเพียงเครื่องจักรขนาดเล็กที่เคลื่อนโครโมโซมออกจากกัน นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นการตรวจสอบการควบคุมคุณภาพ ข้อผิดพลาดใด ๆ ที่เกิดขึ้นในกระบวนการอาจส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดทางพันธุกรรม Kinetochores ยังทำงานเพื่อหยุดการยึดติดที่ผิดพลาดกับไมโครทูบูล นี้ได้รับความช่วยเหลือจาก ออโรร่า บี คินาเสะ ผ่านฟอสโฟรีเลชั่น

ใกล้กับแกนกลางของเซนโตรเมียร์ คอมเพล็กซ์โปรตีนที่เรียกว่า ชิ้น1/Mde4 ทำงานเพื่อป้องกันสิ่งที่แนบมากับ kinetochore ที่ไม่เหมาะสม

เพื่อให้แอนนาเฟสเกิดขึ้นอย่างถูกต้อง ข้อผิดพลาดต้องได้รับการแก้ไข มิฉะนั้น แอนนาเฟสจะต้องล่าช้า โปรตีนช่วยในการติดตามข้อผิดพลาดเหล่านี้ ข้อผิดพลาดส่งผลให้เกิดสัญญาณที่ kinetochore ซึ่งส่งผลให้วัฏจักรเซลล์หยุดก่อนแอนนาเฟส

สรุปได้ว่า kinetochore แตกต่างจาก microtubules ที่ไม่ใช่ไคเนโตชอร์ทั้งในด้านโครงสร้างและหน้าที่ ทั้งสองต้องทำงานร่วมกันเพื่อให้ประสบความสำเร็จในการแบ่งเซลล์และการอนุรักษ์ DNA ในเซลล์ลูกสาวใหม่

นักวิจัยยังคงค้นพบว่าโครงสร้างและหน้าที่ของ kinetochore ส่งผลต่อการแยกโครโมโซมในไมโทซิสและไมโอซิสอย่างไร เมื่อมีการวิจัยมากขึ้น นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะมีมุมมองที่ชัดเจนขึ้นว่าการประกอบ kinetochore ทำงานอย่างไรในระหว่างการจำลองดีเอ็นเอ ท่ามกลางศักยภาพอื่นๆ เครื่องขนาดเล็กแต่ทรงพลังนี้ช่วยให้การแบ่งเซลล์ทำงานได้อย่างราบรื่น และควรค่าแก่การศึกษาเพิ่มเติม