Mitoosi

Mitoosi ( toinen kreikkalainen μίτος  "lanka") on epäsuora solunjakautuminen , yleisin eukaryoottisolujen lisääntymismenetelmä . Mitoosin biologinen merkitys piilee kromosomien tiukasti identtisessä jakautumisessa tytärytimien välillä , mikä varmistaa geneettisesti identtisten tytärsolujen muodostumisen ja säilyttää jatkuvuuden useissa solusukupolvissa [ 1] .

Mitoosi on yksi ontogeneesin (yksittäisen organismin elämän) perusprosesseista. Mitoottinen jakautuminen varmistaa monisoluisten eukaryoottien kasvun lisäämällä kudossolupopulaatioita . Kasveissa kasvavien kudosten ( meristeemien ) mitoottisen solujakautumisen seurauksena kudossolujen määrä kasvaa. Hedelmöitettyjen munasolujen pirstoutuminen ja useimpien eläinten kudosten kasvu tapahtuu myös mitoottisen jakautumisen kautta [2] .

Morfologisten ominaisuuksien perusteella mitoosi jaetaan perinteisesti vaiheisiin: profaasi , prometafaasi , metafaasi , anafaasi , telofaasi .

Mitoosin keskimääräinen kesto on 1–2 tuntia [1] [3] . Eläinsolujen mitoosi kestää yleensä 30-60 minuuttia ja kasvien - 2-3 tuntia [4] . 70 vuoden aikana ihmiskehossa tapahtuu yhteensä noin 1014 solun jakautumista [ 5 ] .

Mitoosia esiintyy vain eukaryoottisoluissa (ydinsoluissa). Prokaryoottien (ei-ydin) solut jakautuvat eri tavalla, binaarisella tavalla. Mitoosi on erilainen eri organismeille [6] . Joten esimerkiksi eläinsoluille prosessi on "avoin" ja sienisoluille "suljettu" (jossa kromosomit jakautuvat koko solutumassa) [7] . Ihmisellä kaikki solut paitsi sukusolut tuotetaan mitoosin kautta. Sukusolut syntyvät meioosin kautta .

Tutkimuksen historia

Ensimmäiset mitoosivaiheiden kuvaukset ja niiden sekvenssin määrittäminen tehtiin 1870-1880-luvuilla. 1870 -  luvun lopulla ja 1880 -luvun alussa saksalainen histologi Walter Flemming loi termin "mitoosi" viittaamaan epäsuoraan solunjakautumisen prosessiin [8] .

Ensimmäiset epätäydelliset kuvaukset ytimien käyttäytymisestä ja muutoksista jakautuvissa soluissa löytyvät tiedemiesten töistä 1870-luvun alussa . Venäläisen kasvitieteilijän Edmund Russovin vuonna 1872 päivätyssä teoksessa metafaasi- ja anafaasilevyt, jotka koostuvat yksittäisistä kromosomeista , on kuvattu ja kuvattu selkeästi [9] . Vuotta myöhemmin saksalainen eläintieteilijä Anton Schneider vielä selkeämmin ja johdonmukaisemmin, mutta ei tietenkään täysin täysin kuvaillut mitoottista jakautumista käyttämällä esimerkkiä Mesostoma ehrenbergii -munien murskaamisesta.[10] . Hänen työssään pohjimmiltaan mitoosin päävaiheet on kuvattu ja kuvattu oikeassa järjestyksessä: profaasi, metafaasi, anafaasi (varhainen ja myöhäinen). Vuonna 1874 Moskovan kasvitieteilijä I. D. Chistyakov havaitsi myös yksittäisiä solunjakautumisen vaiheita sammalen ja korteen itiöissä . Huolimatta ensimmäisistä onnistumisista, Russov, Schneider tai Chistyakov eivät onnistuneet antamaan selkeää ja johdonmukaista kuvausta mitoottisesta jakautumisesta [11] .

Vuonna 1875 julkaistiin artikkeleita, jotka sisälsivät tarkempia kuvauksia mitoosista. Otto Buechli kuvasi sytologisia kuvioita sukkulamatojen ja nilviäisten murskausmunissa ja hyönteisten siittiösoluissa. Eduard Strasburger tutki mitoottista jakautumista viherlevän spirogyra soluissa, sipulin siitepölyn emosoluissa ja sammalen emotiitiösoluissa. Otto Buechlin työhön viitaten ja omaan tutkimukseensa perustuen Eduard Strasburger kiinnitti huomiota solunjakautumisprosessien yhtenäisyyteen kasvi- ja eläinsoluissa [12] .

Vuoden 1878 loppuun mennessä  - vuoden 1879 alkuun mennessä V. Schleicherin ( sammaeläinten rustosolujen jakautumisesta ), V. Flemmingin ( solujen lisääntymisestä salamanterin ja sen toukkien eri kudoksissa) ja P. I. Peremezhkon yksityiskohtaiset teokset (solunjakautumista newt toukkien orvaskedessä ) ilmestyi. ). Työssään vuonna 1879 Schleicher ehdotti termiä "karyokinesis" viittaamaan monimutkaisiin solunjakautumisen prosesseihin, mikä tarkoittaa ytimen rakenneosien liikkumista [13] . Walter Flemming otti ensimmäisenä käyttöön termin "mitoosi" viittaamaan epäsuoraan solun jakautumiseen, josta tuli myöhemmin yleisesti hyväksytty [8] . Flemming omistaa myös lopullisen muotoilun mitoosin määritelmästä syklisenä prosessina, joka huipentuu kromosomien erottamiseen tytärsolujen välillä [14] .

• Solunjako E. Russovin mukaan (1872)

• Solunjako E. Strasburgerin mukaan (1875)

• Solunjako W. Flemmingin (1882) mukaan

• Solunjako E. B. Wilsonin (1900) mukaan

Vuonna 1880 O. V. Baranetsky loi kromosomien kierteisen rakenteen. Jatkotutkimuksen aikana kehitettiin ajatuksia kromosomien spiralisoitumisesta ja despiralisaatiosta mitoosisyklin aikana [14] . 1900 -luvun alussa kromosomit tunnistettiin perinnöllisen tiedon kantajiksi, mikä myöhemmin selitti mitoosin biologisen roolin, joka koostuu geneettisesti identtisten tytärsolujen muodostumisesta.

1970-luvulla aloitettiin mitoottisen jakautumisen säätelijöiden purkaminen ja yksityiskohtainen tutkimus [15] solusyklin eri vaiheissa olevien solujen fuusiokokeiden ansiosta . Näissä kokeissa, kun M-vaiheessa oleva solu yhdistettiin missä tahansa interfaasivaiheessa ( G1 , S tai G2 ) olevaan soluun , interfaasisolut siirtyivät mitoottiseen tilaan (kromosomien kondensaatio alkoi ja tumakalvo hajosi ) [16] . Tuloksena pääteltiin, että mitoottisen solun sytoplasma sisältää tekijän (tai tekijöitä), joka stimuloi mitoosia [17] tai toisin sanoen M-stimuloivaa tekijää(MSF, englanniksi  M-phase-promoting factor, MPF ) [18] .

Ensimmäistä kertaa "mitoosia stimuloiva tekijä" löydettiin kynsisammakon kynsistä hedelmöittämättömistä munista , jotka ovat solusyklin M-vaiheessa. Tällaisen munasolun sytoplasma, joka injektoitiin munasoluun , johti ennenaikaiseen siirtymiseen M-vaiheeseen ja munasolun kypsymisen alkamiseen (alkuperäisesti MPF:n väheneminen tarkoitti kypsymistä edistävää tekijää, joka tarkoittaa "kypsytystekijää"). Jatkokokeiden aikana todettiin "mitoosia stimuloivan tekijän" universaali merkitys ja samalla korkea konservatiivisuus: uutteet, jotka on valmistettu useiden eri organismien ( nisäkkäät , merisiilit , nilviäiset ) mitoosisoluista. , hiiva ), kun se vietiin kynsiin sammakon munasoluihin, se muutti ne M-faasiksi [19] .

Myöhemmät tutkimukset paljastivat, että mitoosia stimuloiva tekijä on heterodimeerinen kompleksi, joka koostuu sykliiniproteiinista ja sykliiniriippuvaisesta proteiinikinaasista . Sykliini on säätelevä proteiini ja sitä löytyy kaikista eukaryooteista . Sen pitoisuus kasvaa ajoittain solusyklin aikana saavuttaen maksiminsa mitoosin metafaasissa. Anafaasin alkaessa havaitaan sykliinin pitoisuuden jyrkkä lasku, mikä johtuu sen pilkkoutumisesta monimutkaisten proteiinien proteolyyttisten kompleksien - proteasomien - avulla . Sykliinistä riippuvainen proteiinikinaasi on entsyymi ( fosforylaasi ), joka modifioi proteiineja siirtämällä fosfaattiryhmän ATP :stä seriinin ja treoniinin aminohappoihin . Näin ollen mitoosin jakautumisen pääsäätelijän roolin ja rakenteen vahvistamisen myötä alkoivat mitoosin hienovaraisten säätelymekanismien tutkimukset, jotka jatkuvat tähän päivään asti.

Solunjakolaitteisto

Kaikkien eukaryoottisolujen jakautuminen liittyy erityisen solunjakautumislaitteen muodostumiseen. Aktiivinen rooli mitoottisen solun jakautumisessa on usein osoitettu sytoskeletaalisille rakenteille. Universaali sekä eläin- että kasvisoluille on bipolaarinen mitoottinen kara , joka koostuu mikrotubuluksista ja niihin liittyvistä proteiineista [20] . Jakautumiskara tarjoaa tiukasti identtisen kromosomien jakautumisen jakautumisnapojen välillä, jonka alueella tytärsolujen ytimet muodostuvat telofaasissa.

Toinen yhtä tärkeä sytoskeleton rakenne on vastuussa sytoplasman jakautumisesta ( sytokineesista ) ja sen seurauksena soluorganellien jakautumisesta . Eläinsoluissa aktiini- ja myosiinifilamenttien supistuva rengas on vastuussa sytokineesistä . Useimmissa korkeampien kasvien soluissa jäykän soluseinän läsnäolon vuoksi sytokineesi etenee solulevyn muodostuessa kahden tytärsolun väliseen tasoon. Samanaikaisesti uuden soluväliseinän muodostumisalue määräytyy etukäteen aktiinimikrofilamenttien esiprofaasivyöhykkeellä , ja koska aktiini osallistuu myös sienien soluseinämien muodostumiseen , on mahdollista, että se ohjaa sytokineesia. kaikissa eukaryooteissa [21] .

Fission kara

Fissiokaran muodostuminen alkaa profaasissa. Sen muodostumiseen osallistuvat karan napakappaleet (navat) ja kromosomien kinetokoorit , jotka molemmat ovat vuorovaikutuksessa mikrotubulusten  - tubuliinialayksiköistä koostuvien biopolymeerien kanssa . Mikrotubulusorganisaation (MCT) pääkeskus monissa eukaryoottisoluissa on senrosomi  , amorfisen säikeisen materiaalin kertymä, ja useimmissa eläinsoluissa sentrosomit sisältävät myös sentriolipareja [23] . Interfaasin aikana COMT, joka sijaitsee yleensä lähellä solutumaa, käynnistää mikrotubulusten kasvun, jotka poikkeavat kohti solun kehää ja muodostavat sytoskeleton . S-vaiheessa sentrosomin materiaali kaksinkertaistuu ja mitoosin profaasissa alkaa tytärsentrosomien hajoaminen. Niistä puolestaan ​​"kasvaa" mikrotubuluksia, jotka pidentyvät, kunnes ne tulevat kosketuksiin keskenään, minkä jälkeen senrosomit eroavat toisistaan. Sitten prometafaasissa ydinkalvon tuhoutumisen jälkeen mikrotubulukset tunkeutuvat solun ytimen alueelle ja ovat vuorovaikutuksessa kromosomien kanssa. Näitä kahta tytärsentrosomia kutsutaan nykyään karanapiksi [24] .

Morfologian mukaan mitoottinen kara erotetaan kahden tyyppisestä: astraalinen (tai konvergentti) ja anastral (divergentti) [~ 1] [26] .

Eläinsoluille tyypillinen mitoottisen hahmon astraalityyppi erottuu pienistä vyöhykkeistä karan navoissa, joissa mikrotubulukset suppenevat (konvergoivat). Usein astraalikaran napoissa sijaitsevat centrosomit sisältävät sentrioleja . Jakonapoista myös säteittäiset mikrotubulukset eroavat kaikkiin suuntiin, jotka eivät ole osa karaa, mutta muodostavat tähtivyöhykkeitä - citasters.

Mitoottisen hahmon anastriaalinen tyyppi erottuu karan leveistä polaarisista alueista, niin sanotuista polaarisista korkista, jotka eivät sisällä sentrioleja. Samaan aikaan mikrotubulukset eroavat leveässä etuosassa (poikkeavat) koko napakorkkien vyöhykkeestä. Tämän tyyppiselle mitoottiselle hahmolle on tunnusomaista myös muiden hahmojen puuttuminen. Mitoottisen karan anastraalinen tyyppi on tyypillisin korkeampien kasvien jakautuville soluille, vaikka sitä joskus havaitaan joissakin eläinsoluissa.

Mikrotubulukset

Mikrotubulukset ovat dynaamisia rakenteita, jotka osallistuvat aktiivisesti fissiokaran rakentamiseen mitoosin aikana. Kemiallisesti ne ovat biopolymeerejä , jotka koostuvat tubuliiniproteiinin alayksiköistä . Mikrotubulusten määrä eri organismien soluissa voi vaihdella merkittävästi. Metafaasissa korkeampien eläinten ja kasvien solujen jakautumiskara voi sisältää jopa useita tuhansia mikrotubuluksia, kun taas joissakin sienissä niitä on vain noin 40 [24] .

Mitoottiset karan mikrotubulukset ovat "dynaamisesti epästabiileja". Niiden "positiiviset" tai "plus" päät, jotka poikkeavat kaikkiin suuntiin senrosomeista, muuttuvat äkillisesti tasaisesta kasvusta nopeaan lyhenemiseen, jossa koko mikrotubulus usein depolymeroituu. Näiden tietojen mukaan mitoottisen karan muodostuminen selittyy mikrotubulusten selektiivisellä (selektiivisellä) stabiloitumisella, jotka ovat vuorovaikutuksessa solun ekvatoriaalisella alueella kromosomin kinetokoorien ja vastakkaisesta jakautumisnapasta tulevien mikrotubulusten kanssa. Tämä malli selittää mitoottisen karan ominaisen bipolaarisen hahmon [24] .

Sentromeerit ja kinetokoorit

Sentromeerit  ovat erikoistuneita DNA -sekvenssejä , joita tarvitaan karan mikrotubuluksiin sitoutumiseen ja myöhempään kromosomien segregaatioon. Sijaintipaikasta riippuen erotetaan useita sentromeerityyppejä. Holosentrisille sentromeereille on ominaista yhteyksien muodostuminen karan mikrotubulusten kanssa kromosomin koko pituudelta (jotkut hyönteiset , sukkulamadot , jotkut kasvit ). Toisin kuin holosentriset, monosentriset sentromeerit kommunikoivat mikrotubulusten kanssa kromosomin yhdellä alueella [26] .

Kromosomikinetokorit sijaitsevat yleensä sentromeerialueella - kompleksiset proteiinikompleksit, jotka ovat rakenteeltaan morfologisesti hyvin samankaltaisia ​​eri eukaryoottiryhmille, kuten esimerkiksi piileville ja ihmisille [27] . Yleensä jokaiselle kromatidille (kromosomille) on yksi kinetokori. Elektronimikrokuvissa kinetokoori näkyy yleensä lamellaarisena kolmikerroksisena rakenteena [28] . Kerrosten järjestys on seuraava: sisempi tiheä kerros kromosomin rungon vieressä; keskimmäinen löysä kerros; ulompi tiheä kerros, josta monet fibrillit lähtevät muodostaen ns. kinetokorin kuitukruunu.

Kinetokorin päätehtäviä ovat: karan mikrotubulusten kiinnitys, kromosomien liikkeen varmistaminen mitoosin aikana mikrotubulusten mukana, sisarkromatidien sitominen yhteen ja niiden myöhemmän erottamisen säätely mitoosin anafaasissa [29] . Vähintään yksi kinetokoriin liittyvä mikrotubulus (esimerkiksi hiivalle ) riittää varmistamaan kromosomin liikkeen. Kuitenkin kokonaisia ​​20–40 mikrotubulusta koostuvia nippuja voidaan liittää yhteen kinetokoriin (esimerkiksi korkeammissa kasveissa tai ihmisissä ) kromosomien hajoamisen varmistamiseksi solun napoihin [28] [29] .

Mitoosin kesto

Itse mitoosi etenee usein suhteellisen nopeasti. Keskimääräinen kesto on 1-2 tuntia, [1] [3] mikä vie vain noin 10 % solusyklin ajasta. Esimerkiksi juurimeristeemin jakautuvissa soluissa välivaihe on 16-30 tuntia, kun taas mitoosi kestää vain 1-3 tuntia. Hiiren suolen epiteelisolujen interfaasijakso on noin 20-22 tuntia ja mitoosi kestää 1 tunnin. [30] Eläinsoluissa mitoosi etenee yleensä nopeammin ja kestää keskimäärin 30-60 minuuttia, kun taas kasvisoluissa mitoosin kesto on keskimäärin 2-3 tuntia. [4] Tunnetaan poikkeuksia, joiden indikaattorit ovat päinvastaiset. Esimerkiksi eläinsoluissa mitoosin kesto voi olla 3,8 tuntia ( hiiren epidermis ). Tai on kasviesineitä, joiden mitoosin kesto on 5 minuuttia ( Chilomonas ). [31] Mitoosi etenee voimakkaimmin alkiosoluissa (10-40 minuuttia murskattaessa munia ).

Mitoosin kesto riippuu useista tekijöistä: jakautuvan solun koosta, sen ploidisuudesta ja ytimien lukumäärästä . Solujen jakautumistiheys riippuu myös solujen erilaistumisasteesta ja suoritettavien toimintojen erityispiirteistä. Siten neuronit tai ihmisen luustolihassolut eivät jakautu lainkaan; maksasolut jakautuvat yleensä kerran vuodessa tai kahdessa vuodessa, ja jotkut suoliston epiteelisolut jakautuvat useammin kuin kahdesti päivässä. [32]

Solujen jakautumisnopeus riippuu myös ympäristöolosuhteista, erityisesti lämpötilasta. Ympäristön lämpötilan nousu fysiologisissa rajoissa lisää mitoosin nopeutta, mikä selittyy kemiallisten reaktioiden kinetiikan tavanomaisella säännöllisyydellä . [33]

Mitoosin vaiheet

Solun jakautumista vastaavaa solusyklin vaihetta kutsutaan M-vaiheeksi (sanasta "mitoosi"). M-vaihe on ehdollisesti jaettu kuuteen vaiheeseen, jotka siirtyvät asteittain ja jatkuvasti toisilleen. [23] [30] Ensimmäiset viisi - profaasi, prometafaasi (metakinesis), metafaasi, anafaasi ja telofaasi (tai sytotomia) - muodostavat mitoosin [~ 2] ja solun sytoplasman erotusprosessin eli sytokineesin, joka on peräisin anafaasi, etenee mitoottisen syklin loppuun asti ja sitä pidetään yleensä osana telofaasia.

Yksittäisten vaiheiden kesto on erilainen ja vaihtelee riippuen kudostyypistä, kehon fysiologisesta tilasta ja ulkoisista tekijöistä. Solunsisäisen synteesin prosesseihin liittyvät pisimmät vaiheet: profaasi (2-270 minuuttia) ja telofaasi (1,5-140 minuuttia). Mitoosin ohikiivimmät vaiheet, joiden aikana kromosomit liikkuvat: metafaasi (0,3-175 minuuttia) ja anafaasi (0,3-122 minuuttia). Varsinainen kromosomien hajaantumisprosessi napoihin ei yleensä ylitä 10 minuuttia. [35]

Preprophase

Preprofaasi on harvoin käytetty termi [36] osoittamaan kasvisolumitoosin lisävaihetta. Esiprofaasin tärkeimpiä tapahtumia ovat esiprofaasirenkaan muodostuminen, fragmosomin muodostuminen ja mikrotubulusten ytimien muodostuminen solun ytimen ympärillä. Huolimatta termin "preprophase" olemassaolosta näitä tapahtumia pidetään useammin osana G2-vaihetta [ 36] [37] [38] tai osana profaasia. [36] [39]

Soluissa, joissa on runsaasti vakuoleja , muodostuu esiprofaasin aikana fragmosomi -  yksi rakenteista, jotka määräävät kasvisolujen jakautumistason. Fragmosomi on sytoplasman kerros, joka ylittää vakuolin solunjakautumistasossa. [40] Soluissa, joissa on suuri keskusvakuoli, tuma sijaitsee yleensä reunalla. Esiprofaasin aikana se siirtyy fragmosomin alueelle. Ytimen liikkeen aikana vakuoli leikataan sytoplasman kaistaleilla, jotka sisältävät solurangan elementtejä . Fragmosomi muodostaa myös mitoottisen karan. Sytokineesin aikana fragmosomin alueelle muodostuu fragmoplasti ja uusi soluseinä .

Samanaikaisesti fragmosomin kanssa muodostuu esiprofaasirengas , ja molemmat rakenteet sijaitsevat samassa tasossa. [41] Esiprofaasirengas on renkaan muotoinen mikrotubulusten ja aktiinifilamenttien kerääntymä lähellä solukalvoa kasvisolujen jakautumistasossa. Ydin sijaitsee esiprofaasirenkaan keskellä ja on yhdistetty siihen säteittäisesti poikkeavilla mikrotubuluksilla. Ulkoisesti tämä rakenne muistuttaa pyörää, jossa on mikrotubuluksista ja aktiinifilamenteista valmistettu vanne ja pinnat sekä ydin napan sijasta. [41] Renkaan rakenne on myös rikastettu Golgi-laitteen EPR -elementeillä ja vesikkeleillä .

Esiprofaasirengas muodostuu ennen mitoosin profaasia. Profaasin alkamisen jälkeen renkaan mikrotubulukset depolymeroituvat ja osallistuvat edelleen fissiokaran muodostukseen. Esiprofaasirenkaan toiminnot eivät ole vielä selvillä. On kuitenkin havaittu, että kasvisolujen sytokineesi tapahtuu tasossa, jonka määrittää esiprofaasirenkaan sijainti. [36] Symmetrisessä jaossa rengas muodostetaan keskelle, kun taas epäsymmetrisessä jaossa se muodostuu lähemmäksi kennon toista päätä. [41]

Prophase

Profaasin tärkeimpiä tapahtumia ovat kromosomien kondensoituminen ytimessä ja fissiokaran muodostuminen solun sytoplasmaan. [42] Tuman hajoaminen profaasissa on tyypillinen mutta valinnainen ominaisuus kaikille soluille. [43]

Perinteisesti mikroskooppisesti näkyvien kromosomien esiintymishetki, joka johtuu intranukleaarisen kromatiinin kondensaatiosta, on otettu profaasin alkuun . Kromosomien tiivistyminen johtuu DNA:n monitasoisesta heliksoitumisesta. Näihin muutoksiin liittyy sellaisten fosforylaasien aktiivisuuden lisääntyminen, jotka modifioivat histoneja , jotka ovat suoraan mukana DNA:n kokoamisessa. Tämän seurauksena kromatiinin transkriptioaktiivisuus laskee jyrkästi , nukleolaariset geenit inaktivoituvat ja suurin osa nukleolaarisista proteiineista dissosioituu. Kondensoituvat sisarkromatidit varhaisessa profaasissa pysyvät pareina koko pituudeltaan kohesiiniproteiinien avulla , mutta prometafaasin alkaessa kromatidien välinen yhteys on säilynyt vain sentromeerialueella. Myöhäisen profaasin myötä sisarkromatidien jokaiseen sentromeeriin muodostuu kypsiä kinetokoreja, jotka ovat välttämättömiä kromosomien kiinnittymiselle karan mikrotubuluksiin prometafaasissa. [44]

Kromosomien intranukleaarisen kondensaatioprosessin ohella sytoplasmaan alkaa muodostua mitoottinen kara - yksi solunjakolaitteen päärakenteista, joka vastaa kromosomien jakautumisesta tytärsolujen välillä. Jakautumiskaran muodostumiseen kaikissa eukaryoottisoluissa osallistuvat kromosomien polaariset kappaleet (sentrosomit), mikrotubulukset ja kinetokoorit. [26]

Mitoottisen karan muodostumisen alkaessa profaasissa liittyy dramaattisia muutoksia mikrotubulusten dynaamisiin ominaisuuksiin. Keskimääräisen mikrotubuluksen puoliintumisaika lyhenee noin 20-kertaisesti 5 minuutista (välivaiheessa) 15 sekuntiin. [24] [44] Niiden kasvunopeus kuitenkin kiihtyy noin 2 kertaa verrattuna samoihin faasien välisiin mikrotubuluksiin. [44] Polymeroituvat plus-päät ("+"-päät) ovat "dynaamisesti epävakaita" ja siirtyvät äkillisesti tasaisesta kasvusta nopeaan lyhentymiseen, mikä usein depolymeroi koko mikrotubuluksen. [24] On huomionarvoista, että mitoottisen karan moitteeton toiminta edellyttää tiettyä tasapainoa mikrotubulusten kokoamis- ja depolymerointiprosessien välillä, koska stabiloidut tai depolymeroidut karan mikrotubulukset eivät pysty liikuttamaan kromosomeja. [~3]

Karafilamenttien muodostavien mikrotubulusten dynaamisissa ominaisuuksissa havaittujen muutosten myötä profaasiin muodostuu fissionapoja. S -faasissa replikoituneet sentrosomit eroavat vastakkaisiin suuntiin toisiaan kohti kasvavien napa-mikrotubulusten vuorovaikutuksen vuoksi. Mikrotubulukset upotetaan miinuspäillään ("-"-päillä) senrosomien amorfiseen aineeseen, ja polymerointiprosessit etenevät solun ekvatoriaaliseen tasoon päin olevista pluspäistä. Tässä tapauksessa todennäköinen napojen erottumisen mekanismi selitetään seuraavasti: dyneiinin kaltaiset proteiinit suuntaavat napa-mikrotubulusten polymeroituvat plus-päät yhdensuuntaiseen suuntaan, ja kinesiinin kaltaiset proteiinit puolestaan ​​työntävät niitä kohti jakautumisnapoja. [46]

Samanaikaisesti kromosomien tiivistymisen ja mitoottisen karan muodostumisen kanssa tapahtuu endoplasmisen retikulumin fragmentoitumista profaasin aikana , joka hajoaa pieniksi tyhjiöiksi , jotka sitten hajoavat kohti solun reunaa. Samaan aikaan ribosomit menettävät kosketuksen ER-kalvojen kanssa. Golgi-laitteen vesisäiliöt muuttavat myös perinukleaarista sijaintiaan ja hajoavat erillisiin diktyosomeihin , jotka jakautuvat sytoplasmaan ilman erityistä järjestystä. [47]

Prometafaasi

Profaasin loppua ja prometafaasin alkamista leimaa yleensä ydinkalvon hajoaminen. [42] Useita laminaproteiineja fosforyloituu , minkä seurauksena tuman vaippa fragmentoituu pieniksi tyhjiöiksi ja huokoskompleksit katoavat . [48] ​​Tumakalvon tuhoutumisen jälkeen kromosomit järjestetään satunnaisesti ytimen alueelle. Pian ne kaikki kuitenkin alkavat liikkua.

Prometafaasissa havaitaan intensiivistä mutta satunnaista kromosomien liikettä. Aluksi yksittäiset kromosomit ajautuvat nopeasti kohti mitoottisen karan lähintä napaa jopa 25 µm /min nopeudella . [48] ​​Lähellä jakonapoja uusien syntetisoitujen karan mikrotubulusten plus-päiden vuorovaikutuksen todennäköisyys kromosomien kinetokoorien kanssa kasvaa. [48] ​​[49] Tämän vuorovaikutuksen tuloksena kinetokoriin liittyvät mikrotubulukset stabiloituvat spontaanista depolymeroitumisesta, ja niiden kasvu varmistaa osittain niihin kytkeytyneen kromosomin etäisyyden navasta tubulukseen. karan ekvatoriaalinen taso. Toisaalta kromosomin ohittavat mikrotubulusten säikeet, jotka tulevat mitoottisen karan vastakkaisesta navasta. Vuorovaikutuksessa kinetokorin kanssa ne osallistuvat myös kromosomin liikkeisiin. Tämän seurauksena sisarkromatidit liittyvät karan vastakkaisiin napoihin. [45] Eri napeista tulevien mikrotubulusten kohdistama voima ei ainoastaan ​​stabiloi näiden mikrotubulusten vuorovaikutusta kinetokoorien kanssa, vaan myös saattaa lopulta jokaisen kromosomin metafaasilevyn tasoon . [viisikymmentä]

Nisäkässoluissa prometafaasi etenee yleensä 10-20 minuutissa. [49] Heinäsirkkaneuroblasteissa tämä vaihe kestää vain 4 minuuttia, kun taas Haemanthus - endospermissa ja newt - fibroblasteissa se kestää  noin 30 minuuttia. [51] Hiivasoluissa ei ole mahdollista erottaa selvästi profaasi- ja prometafaasivaiheita, koska tuman vaippa säilyy jakautumisen aikana. Samoin tumakalvon osittainen tai myöhempi hajoaminen tekee vaikeaksi erottaa profaasi- ja prometafaasivaiheet Drosophila- ja C. elegans -soluissa . Tällaisissa tapauksissa yleistä termiä "profaasi" käytetään kuvaamaan kaikkia mitoottisen jakautumisen varhaisia ​​tapahtumia. [42]

Metafaasi

Prometafaasin lopussa kromosomit sijaitsevat karan (eikä koko solun [52] ) ekvatoriaalisessa tasossa suunnilleen yhtä etäisyydellä molemmista jakautumisnavoista muodostaen metafaasilevyn (ekvatoriaalinen) . Metafaasilevyn morfologia eläinsoluissa erottuu yleensä järjestetyllä kromosomien järjestelyllä: sentromeeriset alueet osoittavat karan keskustaa ja käsivarret solun kehää kohti ("äititähden" kuva "). Kasvisoluissa kromosomit sijaitsevat usein karan ekvatoriaalisessa tasossa ilman tiukkaa järjestystä. [53] [54] Hiivasoluissa kromosomit eivät myöskään asetu ekvatoriaaliseen tasoon, vaan ne on järjestetty satunnaisesti fissiokaran kuituja pitkin. [42]

Metafaasilla on merkittävä osa mitoosijaksosta, ja sille on ominaista suhteellisen vakaa tila. Koko tämän ajan kromosomit pysyvät karan ekvatoriaalisessa tasossa kinetokorimikrotubulusten tasapainotettujen jännitysvoimien ansiosta, mikä tekee värähteleviä liikkeitä pienellä amplitudilla metafaasilevyn tasossa. [55]

Metafaasissa, kuten myös muissa mitoosin vaiheissa, karan mikrotubulusten aktiivinen uusiutuminen jatkuu tubuliinimolekyylien intensiivisen kokoamisen ja depolymeroinnin kautta . Huolimatta kinetokorimikrotubulusten nippujen stabiloitumisesta, interpolaariset mikrotubulukset lajitellaan jatkuvasti, ja niiden lukumäärä metafaasissa saavuttaa maksiminsa. [53]

Metafaasin lopussa havaitaan selkeä sisarkromatidien erottuminen, joiden välinen yhteys säilyy vain sentromeerialueilla. Kromatidien varret ovat rinnakkain toistensa kanssa ja niitä erottava rako tulee selvästi näkyviin. [53]

Anaphase

Anafaasi on mitoosin lyhin vaihe, joka alkaa sisarkromatidien äkillisellä erotuksella ja sitä seuraavalla erotuksella solun vastakkaisia ​​napoja kohti. [56] Kromatidit eroavat tasaisesti jopa 0,5–2 µm/min [1] [57] (0,2–5 µm/min [58] ) nopeudella, ja ne ottavat usein V-muodon. Niiden liike johtuu merkittävien voimien vaikutuksesta, arviolta 10–5 dyniä kromosomia kohden, mikä on 10 000 kertaa suurempi kuin voima, joka tarvitaan yksinkertaisesti siirtämään kromosomi sytoplasman läpi havaitulla nopeudella. [59]

Yleensä anafaasikromosomien segregaatio koostuu kahdesta suhteellisen itsenäisestä prosessista, joita kutsutaan anafaasiksi A ja anafaasiksi B.

Anafaasi A:lle on ominaista sisarkromatidien erottuminen solunjakautumisen vastakkaisiin napoihin. [42] Samat voimat, jotka aiemmin pitivät kromosomit metafaasilevyn tasolla, ovat vastuussa niiden liikkeestä. Kromatidierotusprosessiin liittyy depolymeroituvien kinetokoori-mikrotubulusten pituuden lyheneminen. Lisäksi niiden hajoaminen havaitaan pääasiassa (80 % [60] ) kinetokoorien alueella plus-päiden puolelta (aiemmin profaasin alusta ja anafaasin, tubuliinin kokoonpanon, alkuun asti alayksiköt olivat vallitsevia plus-päissä). [59] Todennäköisesti mikrotubulusten depolymerointi kinetokooreissa tai jakonapojen alueella on välttämätön edellytys sisarkromatidien liikkumiselle, koska niiden liike pysäytetään lisäämällä taksolia tai raskasta vettä (D 2 O), joilla on stabiloiva vaikutus mikrotubuluksiin. Anafaasi A:n kromosomien segregaation taustalla olevaa mekanismia ei vielä tunneta. [~4] [59]

Anafaasin B aikana itse solunjakautumisen navat hajaantuvat [42] ja toisin kuin anafaasi A, tämä prosessi tapahtuu napa-mikrotubulusten kerääntymisen vuoksi pluspäistä. Karan polymeroituvat vastasuuntaiset kierteet muodostavat vuorovaikutuksessa osittain voiman, joka työntää navat toisistaan. Napojen suhteellisen liikkeen suuruus tässä tapauksessa samoin kuin napa-mikrotubulusten päällekkäisyys solun ekvatoriaalisella vyöhykkeellä vaihtelee suuresti eri lajien yksilöillä. [61] Repulsiivisten voimien lisäksi jakautumisnapoihin kohdistuu astraalisten mikrotubulusten vetovoimia, jotka syntyvät solun plasmakalvolla olevien dyneiinin kaltaisten proteiinien vuorovaikutuksen seurauksena . [62]

Kummankin anafaasin muodostavan prosessin järjestys, kesto ja suhteellinen osuus voivat olla erittäin erilaisia. Siten nisäkässoluissa anafaasi B alkaa heti kromatidihajoamisen alkamisen jälkeen vastakkaisiin navoihin ja jatkuu, kunnes mitoottinen kara on 1,5–2 kertaa pidempi kuin metafaasi. Joissakin muissa soluissa (esimerkiksi hiivassa) anafaasi B alkaa vasta, kun kromatidit saavuttavat jakautumisnavat. Joissakin alkueläimissä anafaasin B aikana kara pitenee 15 kertaa metafaasiin verrattuna. [56] Anafaasi B puuttuu kasvisoluista. [62]

Telofaasi

Telofaasia ( kreikaksi τέλος  - loppu) pidetään mitoosin viimeisenä vaiheena; sen alkua pidetään hetkenä, jolloin erotetut sisarkromatidit pysähtyvät solunjakautumisen vastakkaisille napoille. [62] Varhaisessa telofaasissa tapahtuu kromosomien dekondensoitumista ja sen seurauksena niiden tilavuuden kasvua. Ryhmittyneiden yksittäisten kromosomien lähellä alkaa kalvorakkuloiden fuusio, mikä saa aikaan tuman vaipan rekonstruktion. Materiaalina äskettäin muodostuneiden tytärytimien kalvojen rakentamiseen ovat emosolun alun perin rappeutuneen tumakalvon fragmentit sekä endoplasmisen retikulumin elementit . [63] Tässä tapauksessa yksittäiset vesikkelit sitoutuvat kromosomien pintaan ja sulautuvat yhteen. Ulko- ja sisäydinkalvot palautuvat vähitellen, ydinkalvo ja ydinhuokoset palautuvat . Tuman vaipan korjausprosessissa erilliset kalvovesikkelit liittyvät luultavasti kromosomien pintaan tunnistamatta tiettyjä nukleotidisekvenssejä , koska kokeet ovat osoittaneet, että tumakalvon korjaus tapahtuu DNA-molekyylien ympärillä, jotka on lainattu mistä tahansa organismista, jopa bakteeriviruksesta . [64] Äskettäin muodostuneiden soluytimien sisällä kromatiini dispergoituu , RNA - synteesi jatkuu ja nukleolit ​​tulevat näkyviin .

Samanaikaisesti tytärsolujen ytimien muodostumisprosessien kanssa telofaasissa fissiokaran mikrotubulusten purkaminen alkaa ja päättyy. Depolymerointi etenee suunnassa jakonapaista kennon ekvatoriaaliseen tasoon, miinuspäistä pluspäihin. Samanaikaisesti pisimpään jäävät jakautumiskaran keskiosassa olevat mikrotubulukset, jotka muodostavat Flemmingin jäännöskappaleen . [65]

Sytokineesi

Telofaasin loppu on pääosin sama kuin emosolun kehon jakautuminen - sytokineesi (sytotomia). [66] [67] Tämä tuottaa kaksi tai useampia tytärsoluja. Sytoplasman jakautumiseen johtavat prosessit alkavat anafaasin puolivälissä ja voivat jatkua telofaasin päätyttyä. Mitoosiin ei aina liity sytoplasman jakautumista, joten sytokineesia ei luokitella erilliseksi mitoottisen jakautumisen vaiheeksi ja sitä pidetään yleensä osana telofaasia. [~5]

Sytokineesia on kahta päätyyppiä: jakautuminen solun poikittaisella supistumisella (tyypillisin eläinsoluille) ja jakautuminen solulevyn muodostuksella (tyypillistä kasveille jäykän soluseinän läsnäolon vuoksi ). Solunjakautumisen taso määräytyy mitoottisen karan asennon mukaan ja se kulkee suorassa kulmassa karan pitkään akseliin nähden. [68]

Jaettaessa solun poikittaispuristumalla, sytoplasman jakautumispaikka määrätään etukäteen anafaasijakson aikana, jolloin solukalvon alla olevan metafaasilevyn tasoon ilmestyy aktiini- ja myosiinifilamenttien supistuva rengas . Tulevaisuudessa supistuvan renkaan toiminnan vuoksi muodostuu fissiouurre, joka syvenee vähitellen, kunnes solu on täysin jakautunut. Sytokineesin päätyttyä supistuva rengas hajoaa täysin ja plasmakalvo supistuu Flemmingin jäännöskappaleen ympärille, joka koostuu kahden napa-mikrotubulusryhmän jäänteistä, jotka ovat tiiviisti pakattu yhteen tiheän matriisimateriaalin kanssa. [69]

Jakautuminen solulevyn muodostuksella alkaa pienten kalvorajattujen rakkuloiden liikkumisesta kohti solun ekvatoriaalista tasoa. Täällä ne sulautuvat muodostaen kiekon muotoisen, kalvon suljetun rakenteen, jota kutsutaan varhaissolulevyksi. Pienet rakkulat ovat peräisin ensisijaisesti Golgin laitteesta ja kulkevat kohti ekvatoriaalista tasoa fissiokaran jäännösnapa-mikrotubuluksia pitkin muodostaen sylinterimäisen rakenteen, jota kutsutaan phragmoplastiksi . Solulevyn laajentuessa varhaisen phragmoplastin mikrotubulukset siirtyvät samanaikaisesti solun reuna-alueille, missä uusien kalvorakkuloiden ansiosta solulevyn kasvu jatkuu, kunnes se fuusioituu lopullisesti emosolun kalvon kanssa. Kun tytärsolut on erotettu lopullisesti, selluloosa - mikrofibrillit kerrostuvat solulevyyn , jolloin jäykkä soluseinä muodostuu. [70]

Mitoosin säätely

Mitoosin tärkeimmät säätelymekanismit ovat fosforylaatio- ja proteolyysiprosessit [71] . Palautuvat fosforylaatio- ja defosforylaatioreaktiot mahdollistavat palautuvia mitoottisia tapahtumia, kuten karan kokoamisen/hajoamisen tai ydinvaipan hajoamisen/korjaamisen. Proteolyysi on mitoosin peruuttamattomien tapahtumien taustalla, kuten sisarkromatidien erottuminen anafaasissa tai mitoosin sykliinien tuhoutuminen mitoosin myöhäisissä vaiheissa.

Tarkistuspisteet

Ottaen huomioon mitoosin säätelyn, mitoosin jakautumisen kaksi jaksoa voidaan tavanomaisesti erottaa: profaasin alusta anafaasiin ja edelleen anafaasista telofaasin loppuun [73] . Kumpikin kahdesta merkitty jakso alkaa solusyklin tarkistuspisteen läpi .

Ensimmäinen tarkistuspiste on siirtyminen G2 - vaiheesta M-vaiheeseen. Pääedellytys G2 / M-tarkastuspisteen voittamiseksi on täydellinen DNA:n replikaatio : mitoottisen jakautumisen alkaminen estyy useimmissa eukaryooteissa vaurion tai epätäydellisen DNA-replikaation sattuessa. Tapahtumat profaasin alusta metafaasin loppuun alkavat ja etenevät mitoottisista sykliineistä ja sykliinistä riippuvaisista kinaaseista koostuvien proteiinikompleksien ( esim .  M-Cdk ) osallistuessa.

Toinen tarkistuspiste toimii jakavana esteenä metafaasin ja anafaasin rajalla. Tässä vaiheessa fissiokaran tila on kriittinen indikaattori: pääsy anafaasiin kaikissa eukaryooteissa estyy karavirheiden esiintyessä. Anafaasitapahtumien keskeinen aktivaattori on APC Cdc20 ubikvitiiniligaasi [ 72] .

Tärkeimmät mitoosin säätelijät

Sykliinin kinaasit

Sykliinin kinaasikompleksit ( M-Cdk ) ovat mitoosin avainaktivaattoreita, jotka käynnistävät profaasi-metafaasitapahtumat .  Nämä kompleksit ovat heterodimeerejä, jotka koostuvat kahdesta alayksiköstä: säätely - mitoottinen sykliini ( eng. M cyclin ) ja katalyyttis - sykliinistä riippuvainen kinaasi ( esim. Cdk - sykliinistä riippuvainen kinaasi ).   

Kaikkien eukaryoottien mitoosin säätelyyn liittyy sykliinistä riippuvainen kinaasi Cdk1 [75] , joka on entsyymi (fosforylaasi), joka modifioi proteiineja siirtämällä fosfaattiryhmän ATP:stä seriinin ja treoniinin aminohappoihin. Cdk1:n pitoisuus on vakio koko solusyklin ajan [76] , joten sykliiniriippuvaisen kinaasin aktiivisuus mitoosin aikana riippuu pääasiassa sen assosiaatiosta mitoottisen sykliinin kanssa. Mitoosisykliinien pitoisuus kasvaa mitoosin lähestyessä ja saavuttaa maksimin metafaasissa. Eri taksoneille on ominaista erilaiset mitoottiset sykliinit. Siten orastavassa hiivassa neljä sykliiniä Clb1, 2, 3 ja 4 osallistuu mitoosin säätelyyn; Drosophilassa on sykliinejä A, B, B3; selkärankaisilla sykliini B. [77]

Sykliinikinaasin aktiivisuuden säätelijät

Mitoottisten sykliinien kerääntyminen alkaa G2- vaiheessa . Sykliinien pitoisuuden nousu saadaan aikaan niitä vastaavien geenien transkriptiolla. [79] Äskettäin syntetisoidut sykliinit yhdistyvät välittömästi inaktiivisen kinaasin Cdk1 kanssa. Kuitenkin tässä tapauksessa muodostuneet sykliini-kinaasikompleksit pysyvät inaktiivisessa tilassa mitoosin aktivoitumishetkeen asti. M-Cdk1-kompleksien aktiivisuuden esto G2- faasin aikana johtuu Cdk1-molekyylin estävästä fosforylaatiosta. [80] Ryhmä Wee1-perheen proteiinikinaaseja on vastuussa Cdk1:n estämisestä. [77] [79] Tämän seurauksena mitoosin alkaessa soluun kerääntyy merkittävä määrä inaktiivisia M-Cdk1-komplekseja.

Profaasin varsinaista alkua molekyylitasolla leimaa M-Cdk1-kinaasikompleksien voimakas aktivaatio. Hyppy M-Cdk1-aktiivisuudessa perustuu ainakin kahteen toisiinsa liittyvään tapahtumaan. Ensinnäkin Cdc25-perheen fosfataasien aktivaatio, jotka vapauttavat M-Cdk1-kompleksin inhiboivista fosfaattiryhmistä, ajoitetaan profaasin alkuun. Toiseksi tällä tavalla aktivoidut M-Cdk1-kinaasit sisältyvät positiiviseen palauteketjuun : fosforyloimalla ne aktivoivat omia Cdc25-perheen aktivaattoreita ja estävät omia Wee1-perheen inhibiittoreitaan. Seurauksena on, että profaasin alussa Cdc25-perheen fosfataasien ja sykliinikinaasien M-Cdk1 aktiivisuus lisääntyy, kun taustalla on Wee1-perheen inhibiittorien aktiivisuuden samanaikainen väheneminen. Näin ollen mitoosin aktivointi perustuu positiivisen palautteen periaatteeseen. Mutta huolimatta siitä, mitä jo tiedetään mitoosin aloitusmekanismeista, on edelleen epäselvää, mikä tietty ärsyke alun perin aktivoi Cdc25:n tai Cdk1:n, mikä tarjoaa positiivisen palauteketjun. [~6] [79] [82]

Polo- ja auroran kaltaiset kinaasit

Sykliinistä riippuvaisten kinaasien lisäksi mitoottisten tapahtumien säätelyyn osallistuu ainakin kaksi muuta kinaasityyppiä: polon kaltaiset kinaasit ja aurora-perheen kinaasit. Polon kaltaiset kinaasit ( eng.  polo-like kinase, Plk ) ovat seriini-treoniiniproteiinikinaaseja, jotka aktivoituvat mitoosin alkuvaiheessa ja inaktivoituvat myöhäisissä vaiheissa tai G1- vaiheen alussa . Nämä kinaasit osallistuvat erilaisiin mitoottisiin prosesseihin: karan kokoonpanoon, kinetokoritoimintoon ja sytokineesiin. [83] Aurora-perheen kinaasit kuuluvat myös seriini-treoniiniproteiinikinaasien ryhmään. Monisoluisissa organismeissa erotetaan kaksi tämän perheen pääedustajaa: Aurora A ja Aurora B. Aurora A -kinaasi osallistuu senrosomien ja mitoottisen karan toiminnan säätelyyn. Aurora B -kinaasi osallistuu sisarkromatidien kondensaatio- ja erotusprosessien säätelyyn ja varmistaa myös kinetokoorien kiinnittymisen karan mikrotubuluksiin. [84]

Anaphase aktivaattori APC Cdc20

Anafaasia edistävä kompleksi ( APC ), jota kutsutaan myös syklosomiksi , on suuri proteiiniyhdiste, jolla on kriittinen rooli anafaasin aktivoinnissa .  Toiminnallisesti anafaasistimulaatiokompleksi on ubikvitiiniligaasi ja katalysoi ubikitiinimolekyylien additioreaktioita erilaisiin kohdeproteiineihin, jotka lopulta käyvät läpi proteolyysin . [86]

Anafaasistimulaatiokompleksin rakenteeseen on allokoitu noin 11-13 alayksikköä. Kompleksin ydin koostuu cullin- alayksiköstä (Apc2) ja RING-domeenista (Apc11), johon ubikvitiinikonjugoiva entsyymi (E2) on kiinnittynyt. Kompleksin toimintaa säätelee lisäämällä aktivoiva alayksikkö oikeaan aikaan solusyklissä. [85]

Cdc20- proteiini ( eng.  solunjakosyklin proteiini 20  - "solusyklin proteiini 20") aktivoi APC-kompleksin jakautuvan solun siirtyessä metafaasista anafaasiin. Se tapahtuu seuraavalla tavalla. Metafaasivaiheessa sykliini-kinaasikompleksi M-Cdk muuttaa APC-kompleksin ytimen fosforyloimalla. Tämän konformaatiomuutoksen seurauksena Cdc20-aktivaattorin kiinnittymisen todennäköisyys kasvaa. Tämän seurauksena aktivoitu APC Cdc20 -kompleksi saa ubikvitiini-ligaasiaktiivisuutta ja ubikvitinoi pääkohteensa, sekuriinin ja mitoottiset sykliinit. [85]

Securin (yksi APC Cdc20 :n pääkohteista ) on estävä proteiini, joka pitää separaasin entsyymin inaktiivisessa tilassaan . Ubiquitinaatioreaktion seurauksena securiini tuhoutuu ja samalla vapautuva separaasi tuhoaa kohesiinia . Sisarkromatidien koheesion aikaansaavan kohesiinin hajoamisen jälkeen kromosomit eroavat ja hajaantuvat solunjakautumisen napoille. [87]

Ubiquitinaatio ja sen seurauksena mitoottisten sykliinien tuhoutuminen (toinen APC Cdc20 :n tärkeä kohde ) laukaisee negatiivisen palauteketjun . Se näyttää tältä. M-Cdk sykliinikinaasikompleksi aktivoi APC Cdc20 ubikitiiniligaasikompleksin , joka tuhoaa tarkoituksella mitoottisia sykliinejä, mikä johtaa M-Cdk sykliinikinaasikompleksin hajoamiseen, eli reaktioketju johtaa alkuperäisen aktivaattorin tuhoutumiseen. tästä ketjusta. Mutta koska APC Cdc20 :n aktiivisuus on riippuvainen M-Cdk-kompleksista, M-Cdk-sykliinikinaasin inaktivointi johtaa APC Cdc20 :n inaktivoitumiseen . Tämän seurauksena APC Cdc20 deaktivoituu mitoosin loppuun mennessä. [85]

Mitoottinen ylitys

Mitoottinen risteytys on prosessi, jossa vaihdetaan homologisten kromosomien osia mitoottisen jakautumisen aikana. Suhteellisen harvinainen geneettinen rekombinaatio somaattisissa soluissa normaalin kromosomikonjugaatiomekanismin puuttumisen vuoksi . [88] [89] Mitoottisen risteytystaajuus on korkeintaan yksi kerta miljoonaa solun jakautumista kohti [90] (1,3 ± 0,1 per 106 solun jakautumista [91] ). Joissakin diploidisissa sienissä mitoottisen rekombinaation taajuus voi olla 1-10 % meioottisen risteytyksen taajuudesta . [92] Altistuminen säteilylle tai kemikaaleille voi lisätä mitoottisen rekombinaation frekvenssiä. Jotkut tutkijat ehdottavat, että meioottisen ja mitoottisen ylityksen mekanismit ovat samanlaisia . [91]

Ensimmäiset todisteet mitoottisen rekombinaation olemassaolosta sai geneetikko Kurt Stern vuonna 1936 . Tiedemies tutki hedelmäkärpäsiä ja kiinnitti huomiota resessiivisten piirteiden paikalliseen ilmenemiseen heterotsygoottisissa yksilöissä. Toisin sanoen kärpäsissä, joissa oli normaali ulkokuori, ilmestyi kudosalueita, joissa oli keltainen väri tai "polttuneet" harjakset. Kuitenkin molempia ominaisuuksia koodasivat geenit, jotka sijaitsevat samassa kromosomissa, eikä niiden olisi pitänyt ilmetä heterotsygoottisissa yksilöissä. Erityisen utelias olivat tapaukset "kaksoispisteistä", joissa molemmat resessiiviset piirteet ilmenivät yhtä aikaa, lisäksi sekä naaras- että mieshenkilöillä. Tuloksena saatujen tietojen perusteella tehtiin johtopäätös mitoottisen rekombinaation olemassaolosta somaattisissa soluissa. [90] [91]

Mitoosin patologia

Mitoosin patologia kehittyy, kun mitoottisen jakautumisen normaali kulku häiriintyy ja johtaa usein epätasapainoisten karyotyyppisten solujen ilmaantumista , mikä johtaa mutaatioiden ja aneuploidian kehittymiseen . Myös tiettyjen patologian muotojen kehittymisen seurauksena havaitaan kromosomipoikkeavuuksia . Epätäydelliset mitoosit, jotka pysähtyvät mitoottisen laitteen hajoamisen tai tuhoutumisen vuoksi, johtavat polyploidisten solujen muodostumiseen. Polyploidia ja kaksi- ja moninukleaaristen solujen muodostuminen tapahtuu, jos sytokineesin mekanismit rikotaan. Mitoosipatologian merkittävillä seurauksilla solukuolema on mahdollista.

Normaaleissa kudoksissa patologiaa esiintyy pieninä määrinä. Esimerkiksi noin 0,3 % patologisista mitooseista esiintyy hiirten epidermissä; ihmisen kurkunpään ja kohdun epiteelissä - noin 2%. Patologisia mitooseja havaitaan usein karsinogeneesin aikana, erilaisten äärimmäisten altistusten aikana, säteilytaudin tai virusinfektion aikana , [~7] syövässä ja syövän esiasteessa . [~8] Myös epänormaalien mitoosien esiintyvyys lisääntyy iän myötä . [95]

Perinteisesti erotetaan toiminnallisen ja orgaanisen tyypin mitoosin patologia. Toiminnallisia häiriöitä ovat esimerkiksi mitoosiin siirtyvien solujen hyporeaktiivisuus – vasteen heikkeneminen fysiologisille säätelijöille, jotka määräävät normaalien solujen lisääntymisnopeuden . Orgaanisia häiriöitä esiintyy, kun mitoottiseen jakautumiseen osallistuvat rakenteet (kromosomit, mitoottinen laite, solun pinta) vaurioituvat, sekä kun näihin rakenteisiin liittyvät prosessit häiriintyvät (DNA:n replikaatio, fissiokaran muodostuminen, kromosomien liike, sytokineesi). [95]

Mitoosipatologioiden eri muotojen luokittelu ja yleiset ominaisuudet

Mitoosiprosessin morfologisten piirteiden ja sytokemiallisten häiriöiden perusteella mitoosipatologioiden pääryhmää erotetaan kolme: kromosomien vaurioitumiseen liittyvä patologia; mitoottisen laitteen vaurioitumiseen liittyvä patologia; sytokineesin rikkominen [96] .

I. Mitoosin patologia, joka liittyy kromosomien vaurioitumiseen

1) Profaasin mitoosin viivästyminen havaitaan DNA:n replikaatiohäiriöiden yhteydessä .

2) Kromosomien spiralisoitumisen ja despiralisoinnin rikkominen voidaan jäljittää erilaisten mitoottisten myrkkyjen vaikutuksesta jakautuvaan soluun. Esimerkiksi kolkisiinille altistuminen johtaa kromosomien hyperkiertymiseen, jotka lyhenevät ja paksuuntuvat [96] .

3) Kromatidien varhainen (ennenaikainen) erottuminen profaasissa (normaalisti kromatidien erottuminen tapahtuu siirtymävaiheessa metafaasista anafaasiin). Ilmoitettu patologia havaitaan esimerkiksi, kun kanin fibroblastien osmoottinen paine muuttuu kudosviljelmässä tai kun ne altistetaan syöpää aiheuttaville aineille ( bentspyreeni , metyylikolantreeni ) hiiren fibroblasteissa [96] .

4) Kromosomien pirstoutumista ja jauhamista tapahtuu kasvainsoluissa virusinfektion aikana normaalien solujen altistumisen seurauksena ionisoivalle säteilylle tai mutageeneille. Fragmentit voivat olla yksittäisiä, parillisia ja useita. Ne, joista puuttuu sentromeerialue, eivät osallistu metakineesiin eivätkä näin ollen poikkea anafaasissa oleviin jakonapoihin. Kromosomien massafragmentoinnissa (jauhettuminen) suurin osa fragmenteista on myös satunnaisesti hajallaan sytoplasmaan eivätkä osallistu metakineesiin [97] .

Tämän seurauksena osa kromosomifragmenteista voi joutua johonkin tytärytimistä, resorboitua tai muodostaa erillisen mikrotuman . Yksittäisillä fragmenteilla on myös kyky yhdistyä päistään, ja tällaiset yhdistämiset ovat luonteeltaan satunnaisia ​​ja johtavat kromosomipoikkeamiin [98] .

5) Kromosomi- ja kromatidisillat ovat seurausta kromosomien fragmentaatiosta. Kun sentromeeriä sisältävät fragmentit yhdistyvät, muodostuu kaksikeskinen kromosomi, joka anafaasin aikana venyy vastakkaisten jakautumisnapojen väliin muodostaen sillan. Kromosomisilta (yleensä kaksoissilta) syntyy kromosomifragmenttien yhdistämisestä, joista kukin muodostuu kahdesta kromatidista, joissa on sentromeeri. Kromatidisilta (yleensä yksittäinen) syntyy kahden erillisen kromatidifragmentin yhdistymisestä sentromeeriin [99] .

Anafaasin loppuun mennessä - telofaasin alussa sillat yleensä rikkoutuvat nopeasti kromosomien kaksikeskisten fragmenttien liiallisen venytyksen seurauksena. Siltojen muodostuminen johtaa tytärsolujen genotyyppiseen heterogeenisyyteen ja häiritsee myös jakautumisen viimeisiä vaiheita ja viivästyttää sytokineesia [99] .

6) Kromosomien viive metakineesissä ja napoihin hajoamisen aikana tapahtuu, kun kromosomit vaurioituvat kinetokoorialueella. Vaurioituneet kromosomit "ajautuvat" passiivisesti sytoplasmaan ja sen seurauksena joko tuhoutuvat ja eliminoituvat solusta tai ne menevät satunnaisesti yhteen tytärytimistä tai muodostavat erillisen mikrotuman. Kromosomien viivästymistä on havaittu kasvainsolujen kudosviljelmissä sekä kokeissa, joissa kromosomien kinetokoreja säteilytettiin ultraviolettisäteiden mikrosäteellä [100] .

7) Mikroytimien muodostuminen johtuu yksittäisten kromosomien fragmentoitumisesta tai viivästymisestä, joiden ympärille muodostuu telofaasissa ydinvaippa, samanaikaisesti kalvon muodostumisen kanssa päätytärytimien ympärille. Uudet mikrotumat joko pysyvät solussa koko seuraavan solusyklin ajan seuraavaan jakautumiseen asti tai ne joutuvat pyknoosiin , tuhoutuvat ja poistetaan solusta [100] .

8) Kun kromosomit eivät erotu, sisarkromatidit eivät erotu anafaasin alkaessa ja siirtyvät yhdessä yhteen napoista, mikä johtaa aneuploidiaan [101] .

9) Kromosomien turvotusta ja kiinnittymistä havaitaan kasvainsoluissa ja altistuessaan myrkyllisille annoksille erilaisia ​​mitoottisia myrkkyjä. Turvotuksen seurauksena kromosomit menettävät normaalin muotonsa ja tarttuvat toisiinsa muuttuen kokkareiksi massoiksi. Kromosomien segregaatiota ei tapahdu, ja tässä tilassa olevat solut kuolevat usein [101] .

II. Mitoosin patologia, joka liittyy mitoottisen laitteen vaurioitumiseen

1) Viivästynyt mitoosi metafaasissa on ominaista koko mitoosipatologioiden ryhmälle, joka liittyy mitoosilaitteiston vaurioitumiseen.

2) Kolkisiinimitoosi tai c-mitoosi  on yksi mitoosin patologioista, jotka liittyvät mitoosilaitteiston vaurioihin, jotka johtuvat altistumisesta statmokineettisille myrkkyille ( kolkisiini , kolkemidi , vinblastiini , vinkristiini , asenafteeni , nokodatsoli , metanoli jne.) [102] . Stamokineettisille myrkkyille altistumisen seurauksena mitoosi viivästyy metafaasivaiheessa mitoottisen karan eri komponenttien - sentriolien, mikrotubulusten, kinetokoorien - hajoamisen vuoksi. Vahinko vaikuttaa myös solun ytimeen, plasmalemmaan, erilaisiin solun sisäisiin organelleihin ( mitokondriot , kloroplastit , Golgin laite ). Stamokineettisten myrkkyjen vaikutus tehostaa kromosomien spiralisoitumista, mikä johtaa niiden lyhentymiseen ja paksuuntumiseen, ja joskus johtaa kromosomien turvotukseen ja kiinnittymiseen. Tämän seurauksena esiintyy kromosomipoikkeavuuksia, muodostuu mikrotumia kromosomien fragmentoitumisen tai viiveen seurauksena ja kehittyy aneuploidia [103] .

K-mitoosin lopputulos riippuu annoksesta ja jakautuvan solun altistumisajasta statmokineettiselle myrkkylle. Myrkyllisillä annoksilla havaitaan ydinpyknoosia ja solukuolemaa. Merkittävä myrkytys johtaa polyploidisaatioon . Pienillä annoksilla vaikutus on palautuva. Muutamassa tunnissa mitoottinen laite voidaan palauttaa ja mitoottinen jakautuminen voi jatkua [103] .

3) Kromosomien hajoaminen metafaasissa tapahtuu mitoottisen laitteen vaurion tai täydellisen hajoamisen seurauksena.

4) Multipolaariseen mitoosiin liittyy poikkeavuus sentriolien lisääntymisessä, mikä johtaa lisänapojen ja jakokarojen muodostumiseen. Tämän seurauksena kromosomit jakautuvat epätasaisesti tytärytimien välillä, mikä puolestaan ​​johtaa aneuploidisten solujen muodostumiseen, joissa on epätasapainoinen kromosomisarja [104] .

5) Yksikeskinen mitoosi liittyy sentriolien jakautumisen rikkomiseen. Tässä tapauksessa muodostuu vain yksi napa, josta yhden puolikaran kierteet eroavat. Tämän seurauksena monosentrinen mitoosi johtaa polyploidisaatioon [105] .

6) Epäsymmetriselle mitoosille on ominaista vastakkaisten jakautumisnapojen suhteeton kehittyminen, mikä johtaa kromosomien epätasaiseen jakautumiseen tytärytimien välillä eli aneuploidiaan [105] . Tämän seurauksena epäsymmetrinen mitoosi johtaa mikrosolujen ja jättiläisten solujen muodostumiseen hypo- ja hyperploidisilla ytimillä.

7) Kolmen ryhmän metafaasille ja metafaasille polaarisilla kromosomeilla on tunnusomaista, että metafaasissa on pääekvatoriaalisen levyn lisäksi kaksi muuta ryhmää tai erillinen ("polaarinen " ) kromosomi solunjakautumisen napojen alueella. 105] . Kromosomit säilyvät lähellä karan napoja metakineesiprosessin viivästymisen vuoksi, ei ennenaikaisen eron vuoksi. Jäljelle jäämisen syyt voivat olla kinetokorin vaurioituminen tai yksittäisten kromosomijuosteiden hajoaminen, jotka osallistuvat jäljessä olevien kromosomien liikkumiseen [106] .

8) Ontto metafaasi on kromosomien rengaskertymä ekvatoriaaliselle levylle solun reunaa pitkin [107] .

III. Mitoosin patologia, joka liittyy heikentyneeseen sytotomiaan

Sytotomian rikkomiseen liittyviä mitoosipatologioita on kaksi ryhmää: varhainen sytotomia , joka alkaa jo anafaasista; tai päinvastoin, sytotomian viivästyminen tai täydellinen puuttuminen , mikä johtaa kaksitumaisten solujen muodostumiseen tai muodostuu yksi polyploidinen ydin [107] .

Mitoosityypit

Mitoosien yhtenäisen typologian ja luokittelun kehittämistä vaikeuttaa koko joukko piirteitä [~ 9] , jotka useissa yhdistelmissä luovat mitoottisen jakautumisen kuvioiden vaihtelua ja heterogeenisyyttä. Samanaikaisesti yhdelle taksonille kehitetyt erilliset luokitusvaihtoehdot eivät ole hyväksyttäviä muille, koska niissä ei oteta huomioon niiden mitoosien erityispiirteitä. Esimerkiksi jotkin eläin- tai kasviorganismeille ominaisten mitoosien luokittelun variantit eivät ole hyväksyttäviä leville [108] .

Yksi mitoottisen jakautumisen eri typologioiden ja luokittelujen taustalla olevista avainpiirteistä on ydinverhon käyttäytyminen. Jos karan muodostuminen ja itse mitoottinen jakautuminen etenevät ytimen sisällä tuhoamatta ydinkalvoa, tämän tyyppistä mitoosia kutsutaan suljetuksi . Mitoosia, jossa ydinkalvo hajoaa, kutsutaan vastaavasti avoimeksi , ja mitoosiksi, jossa kalvo hajoaa vain karan navoissa, jolloin muodostuu "napaisia ​​​​ikkunoita" - puolisuljettuja [108] [109] .

Toinen tyypillinen piirre on mitoottisen karan symmetriatyyppi. Pleuromitoosissa jakokara on kahdenvälisesti symmetrinen tai epäsymmetrinen ja koostuu yleensä kahdesta puolikarasta, jotka sijaitsevat metafaasi-anafaasissa kulmassa toisiinsa nähden. Ortomitoosien kategorialle on ominaista fissiokaran bipolaarinen symmetria, ja metafaasissa on usein erottuva ekvaattorilevy [109] .

Ilmoitetuissa merkeissä lukuisin on tyypillinen avoin ortomitoosi. Tämäntyyppinen mitoosi on tyypillistä eläimille, korkeammille kasveille ja joillekin alkueläimille [110] .

Vaihtoehdot mitoosien luokitteluun

7 mitoosityyppiä alkueläimissä [109] : Suljettu intranukleaarinen pleuromitoosi Suljettu intranukleaarinen ortomitoosi Suljettu euglenoid-mitoosi Suljettu ekstranukleaarinen pleuromitoosi Puolisuljettu pleuromitoosi Puolisuljettu ortomitoosi Avoin ortomitoosi (eumitoosi)

6 mitoosityyppiä levissä [108] : suljettu keskus suljettu asentrinen Puolisuljettu keskeinen Puolisuljettu asentrinen avoin keskeinen avoin asentrinen

Mitoosin alkuperä ja kehitys

Oletetaan, että korkeampien organismien monimutkainen mitoottinen prosessi kehittyi vähitellen prokaryoottisen fission mekanismeista [111] . Tätä oletusta tukee se tosiasia, että prokaryootit ilmestyivät noin miljardi vuotta aikaisemmin kuin ensimmäiset eukaryootit. Lisäksi samanlaiset proteiinit ovat mukana eukaryoottisessa mitoosissa ja prokaryoottisessa binäärifissiossa .

Mahdollisia välivaiheita binäärifission ja mitoosin välillä voidaan jäljittää yksisoluisissa eukaryooteissa , joissa tumakalvo ei tuhoudu jakautumisen aikana . Useimmissa muissa eukaryooteissa, mukaan lukien kasvit ja eläimet, kara muodostuu ytimen ulkopuolelle , ja ydinvaippa tuhoutuu mitoosin aikana. Vaikka mitoosia yksisoluisissa eukaryooteissa ei vielä ymmärretä hyvin, voidaan olettaa, että se sai alkunsa binäärifissiosta ja saavutti lopulta monisoluisten organismien monimutkaisuuden tason [112] .

Monissa alkueläineukaryooteissa mitoosi pysyi myös kalvoon sitoutuneena prosessina, mutta nyt se ei ole enää plasmaa , vaan ydintä [113] . Mahdollisesti kromosomien koon ja lukumäärän kasvun vuoksi mesosomityyppinen rakenne jakaantui kahteen elementtiin: COMT ydinvaipan ja kinetochore kromosomissa. Näiden rakenteiden yhdistämiseksi toisiinsa on kehittynyt evoluutioprosessissa mikrotubulusten välijärjestelmä. Tämän käsityksen puitteissa suljettua intranukleaarista pleuromitoosia pidetään vanhimpana ja alkeellisimpana. Kromosomien segregaatio tapahtuu tässä tapauksessa CMT:iden erottelulla, joihin kromosomit on kiinnitetty mikrotubulusten avulla. CMT:t puolestaan ​​ovat kiinnittyneet ydinkalvoon ja eroavat toisistaan ​​johtuen ydinkalvon kasvusta niiden välillä [114] .

Useat rinnakkaiset evoluutiolinjat ovat luultavasti peräisin suljetun intranukleaarisen pleuromitoosin eri muunnelmista [114] . Seuraavia pidetään evoluutionaalisesti progressiivisina piirteinä: ydinvaipan hajoaminen mitoosin aikana; COMT:n siirtyminen tumasta sytoplasmaan; bipolaarisen karan muodostuminen; lisääntynyt kromosomien spiralisoituminen; päiväntasaajan levyn muodostuminen metafaasissa. Siten mitoottisen jakautumisen kehitys etenee suljetusta intranukleaarisesta pleuromitoosista avoimeen ortomitoosiin [115] .

Endomitoosi

Endomitoosi on eräänlainen mitoosi ilman tuman tai solun jakautumista , jolloin solu kerää useita kopioita samoista kromosomeista , jotka on koottu yhteen ytimeen. Tämä prosessi voi sisältää myös endoreduplikaation , ja soluja kutsutaan tässä tapauksessa endoploideiksi [116] . Esimerkki soluista, joissa on endomitoosi, ovat megakaryosyytit , jotka synnyttävät verihiutaleita [117] .

Äärimmäinen endomitoositapaus on jättimäisten polyteenikromosomien muodostuminen, joka johtuu kromosomien toistuvasta lisääntymisestä ilman myöhempää eroa. Tällaisia ​​kromosomeja löytyy joidenkin hyönteisten sylkirauhasista , Diptera - toukista suolistosolujen ytimistä ja joissakin kasveissa synergidien ytimistä (esimerkiksi herneet ) [118] .

Mitoosin merkitys

Mitoosi on tärkeä keino säilyttää kromosomisarjan vakio . Mitoosin seurauksena solun identtinen lisääntyminen tapahtuu. Siksi mitoosin avainrooli on geneettisen tiedon kopioiminen.

Mitoosia esiintyy seuraavissa tapauksissa:

• Kasvu ja kehitys. Kasvuprosessissa olevien solujen määrä kehossa kasvaa mitoosin vuoksi. Tämä johtuu monisoluisen organismin kehittymisestä yhdestä solusta - tsygootista , samoin kuin monisoluisen organismin kasvusta.
• Solujen liike. Joissakin kehon elimissä , kuten ihossa ja ruoansulatuskanavassa , soluja irtoaa jatkuvasti ja korvataan uusilla. Uusia soluja muodostuu mitoosissa, ja ne ovat siksi tarkkoja kopioita edeltäjistään. Samalla tavalla punasolut korvataan - erytrosyytit , joiden elinikä on lyhyt - 4 kuukautta, ja uusia punasoluja muodostuu mitoosissa.
• Uusiutuminen. Jotkut organismit pystyvät elvyttämään kadonneita ruumiinosia. Näissä tapauksissa uusien solujen muodostuminen etenee usein mitoosin kautta. Esimerkiksi mitoosin ansiosta meritähti palauttaa kadonneet säteet.
• Suvuton lisääntyminen. Jotkut organismit tuottavat geneettisesti identtisiä jälkeläisiä suvuttoman lisääntymisen kautta . Esimerkiksi hydrat lisääntyvät aseksuaalisesti orastumalla . Hydran pintasolut käyvät läpi mitoosin ja muodostavat soluryhmiä, joita kutsutaan silmuiksi. Mitoosi jatkuu munuaisten soluissa ja kasvaa aikuiseksi. Samanlainen solujakautuminen tapahtuu kasvien vegetatiivisen lisääntymisen aikana.

Katso myös

• Amitoosi
• Aneuploidia
• Meioosi
• Plidia
• Polyteenikromosomit

Muistiinpanot

Kommentit

1. ↑ Se tosiasia, että mitoottisen karan morfologia jaetaan kahteen tyyppiin, ei sulje pois mahdollisuutta yhdistää molemmat samassa organismissa. Esimerkiksi nisäkkäiden varhaisessa embryogeneesissä, munasolujen kypsymisen jakautumisen aikana ja tsygootin I ja II jakautumisvaiheessa havaitaan sentriolaarisia anastralisia mitooseja. Mutta alkaen kolmannesta solun jakautumisesta ja kaikissa myöhemmissä solut jakautuvat astraalikarojen osallistuessa, joiden navoissa on aina sentrioleja [25]
2. ↑ Mitoosin morfologisten piirteiden perusteella tämä prosessi jaettiin alun perin vain neljään päävaiheeseen: profaasi, metafaasi, anafaasi ja telofaasi. [34]
3. ↑ Jos mitoottiset solut asetetaan raskaaseen veteen (D 2 O) tai käsitellään taksolilla (nämä vaikutukset estävät mikrotubulusten hajoamisen), karan filamentit pitenevät. Tällainen stabiloitu kara ei voi vetää kromosomeja, ja mitoosi pysähtyy. Mutta mitoosia estää myös päinvastainen vaikutus, jos karan kuidut tuhoutuvat palautuvasti jollakin kolmesta aineesta, jotka estävät tubuliinin muodostumista mikrotubuluksiksi - kolkisiini, matala lämpötila tai korkea hydrostaattinen paine. [45]
4. ↑ On olemassa ainakin kolme hypoteettista mallia, jotka selittävät kromosomien segregaation todennäköisen mekanismin anafaasissa A. Yhden mukaan kromatidien liikkuminen selittyy "kävelevien" proteiinien läsnäololla kinetokoorissa, jotka ovat luonteeltaan samanlaisia ​​kuin dyneiini tai kinesiini; ne liikkuvat mikrotubulusta pitkin käyttämällä ATP-hydrolyysin energiaa. Toisen hypoteesin mukaan kromosomien liikkuminen johtuu mikrotubulusten hajoamisesta: tubuliinialayksiköiden dissosioituessa kinetokorin täytyy liukua navan suuntaan säilyttääkseen kontaktin mikrotubuluksen kanssa. Kolmas mahdollisuus on, että mikrotubulukset eivät ole suoraan vastuussa voimasta, joka ajaa kinetokooria kohti napoja, vaan säätelevät vain jonkin muun rakenteen aiheuttamaa liikettä. [59]
5. ↑ On olemassa useita esimerkkejä, jotka kuvaavat useita mitoottisia tuman jakautumista ilman samanaikaista solurungon jakautumista. Siten monien kasvien endospermissa esiintyy useita mitooseja ilman sytoplasman jakautumista, mikä johtaa moninukleaarisen simplastin muodostumiseen. Samanlainen tilanne havaitaan lukuisten myksomykeettien ytimien synkronisissa jakautumisissa tai joidenkin hyönteisten alkioiden varhaisissa kehitysvaiheissa. [66]
6. ↑ Useita aloitusmalleja pidetään mahdollisina. Esimerkiksi uskotaan, että Wee1-inhibiittoriperhe ei täysin estä M-Cdk1-komplekseja. Seurauksena on, että mitoottisten sykliinien pitoisuuden kasvuun suhteutettuna aktiivisten M-Cdk1-kinaasien kriittinen massa voi kerääntyä profaasin alkuun mennessä. Selkärankaisilla sykliinikinaasien osittaisen aktivaation tarjoaa todennäköisesti Cdc25B-fosfataasi, jonka aktiivisuustaso nousee myöhäisestä S-vaiheesta ja saavuttaa maksiminsa mitoosin profaasissa. On kuitenkin osoitettu, että hiiren solut pystyvät jakautumaan ilman tätä ärsykettä. Toinen mahdollinen aktivaattori voi olla sykliini A-Cdk -kompleksi, joka säilyttää aktiivisuutensa S-vaiheen alusta mitoosin prometafaasin loppuun. [81]
7. ↑ Ihmisen diploidisten keuhkosoluviljelmien infektion jälkeen Herpes simplex -viruksella patologisten mitoosien (k-mitoosit, kromosomipoikkeamat) määrä kasvoi kontrollin 3 %:sta 40-60 %:iin infektoituneessa viljelmässä. [93]
8. ↑ Ihmisen kurkunpään epiteelin esimerkissä saatiin tietoa patologisten mitoosien määrän lisääntymisestä syövässä. Jos kroonisissa tulehduksissa ja "juveniilityyppisissä" papilloomeissa patologisten mitoosien määrä oli vain 2-2,5 kertaa suurempi kuin normaalissa epiteelissä, niin esisyövän aikana patologisten mitoosien määrä oli noin 25 % ja syövissä ja epätyypillinen papillomatoosi syöpään siirtymisen myötä saavutti 36-45%. [94]
9. ↑ Tällaisia ​​merkkejä ovat esimerkiksi: ydinvaipan käyttäytyminen kaikilla siirtymillä ehjästä, vaihtelevassa määrin pirstoutuneesta täydelliseen hajoamiseen; tuman epäselvä käyttäytyminen jäämisestä osittain tai kokonaan katoamiseen; erilainen spiralisoitumisaste (tai sen täydellinen puuttuminen dinoflagellaateissa) ja kromosomien morfologinen erilaistuminen; kromosomien järjestelyn piirteet metafaasilevyssä ; kinetokoorien esiintyminen ja erot niiden organisaatiossa; morfologian erot, karan alkuperän ja organisaation luonne, sen vyöhykkeiden välisen vyöhykkeen säilymisen kesto; eri organisaatioiden erityisten polaaristen muodostelmien ja niiden sijaintipaikkojen esiintyminen sentriolien kanssa; perinukleaarisen kalvon erilainen kehitysaste jne. [108]

Lähteet

1. ↑ 1 2 3 4 Biological Encyclopedic Dictionary / Ch. Toimittaja Gilyarov M. S. - M. : Sov. Encyclopedia, 1986. - 831 s. - 100 000 kappaletta.
2. ↑ Gilbert, 1995 , s. 202.
3. ↑ 1 2 Alberts et ai., 1993 , s. 396.
4. ↑ 1 2 Alov I. A. Mitosis - artikkeli Great Soviet Encyclopediasta . 
5. ↑ Buldakov, Kalistratova, 2003 , s. 39.
6. ↑ Raikov, IB Mitoosimuotojen monimuotoisuus alkueläimissä: vertaileva katsaus  //  European Journal of Protistology : Journal. - 1994. - Voi. 30 , ei. 3 . - s. 253-269 . - doi : 10.1016/S0932-4739(11)80072-6 .
7. ↑ De Souza CP, Osmani SA Mitoosi, ei vain avoin tai suljettu  (neopr.)  // Eukaryotic Cell. - 2007. - syyskuu ( osa 6 , nro 9 ). - S. 1521-1527 . - doi : 10.1128/EC.00178-07 . — PMID 17660363 .
8. ↑ 1 2 Biologian historiaa 1900-luvun alkuun asti, 1972 , s. 489.
9. ↑ Biologian historiaa 1900-luvun alkuun saakka, 1972 , s. 485.
10. ↑ Gloria Robinson. Schneider , Friedrich Anton  . www.encyclopedia.com. Käyttöönottopäivä: 25.4.2017.
11. ↑ Biologian historiaa 1900-luvun alkuun saakka, 1972 , s. 486.
12. ↑ Biologian historiaa 1900-luvun alkuun saakka, 1972 , s. 487.
13. ↑ Biologian historiaa 1900-luvun alkuun saakka, 1972 , s. 488.
14. ↑ 1 2 Biologian historiaa 1900-luvun alkuun asti, 1972 , s. 491.
15. ↑ Tšentsov, 2004 , s. 470.
16. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 400.
17. ↑ Tšentsov, 2004 , s. 471.
18. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 403.
19. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 404-405.
20. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 438.
21. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 463.
22. ↑ NIGMS - Molekyyleistä lääkkeisiin: Solubiologia ja biofysiikka  (eng.)  (pääsemätön linkki) . Arkistoitu alkuperäisestä 11. helmikuuta 2012.
23. ↑ 1 2 Alberts et ai., 1993 , s. 439.
24. ↑ 1 2 3 4 5 Alberts et ai., 1993 , s. 444.
25. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 429.
26. ↑ 1 2 3 Tšentsov, 2004 , s. 429.
27. ↑ Tšentsov, 2004 , s. 430.
28. ↑ 1 2 Alberts et ai., 1993 , s. 446.
29. ↑ 1 2 Chentsov, 2004 , s. 433.
30. ↑ 1 2 Chentsov, 2004 , s. 434.
31. ↑ Alov, 1972 , s. kahdeksantoista.
32. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 415.
33. ↑ Alov, 1972 , s. 21.
34. ↑ Alov, 1972 , s. 12.
35. ↑ Alov, 1972 , s. 19.
36. ↑ 1 2 3 4 Lackie, 2013 , s. 531.
37. ↑ Evert, Eichhorn, 2013 , s. 65.
38. ↑ Lewin et ai., 2011 , s. 876.
39. ↑ Smith LG Division Plane Determination in Plant Cells  (englanniksi) (toukokuu 2006).
40. ↑ Lewin et ai., 2011 , s. 932.
41. ↑ 1 2 3 Lewin et al., 2011 , s. 877.
42. ↑ 1 2 3 4 5 6 Morgan, 2007 , s. 89.
43. ↑ Alov, 1972 , s. 83.
44. ↑ 1 2 3 Tšentsov, 2004 , s. 434.
45. ↑ 1 2 Alberts et ai., 1993 , s. 445.
46. ↑ Tšentsov, 2004 , s. 436.
47. ↑ Tšentsov, 2004 , s. 436-437.
48. ↑ 1 2 3 Tšentsov, 2004 , s. 436.
49. ↑ 1 2 Alberts et ai., 1993 , s. 448.
50. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 449.
51. ↑ Alov, 1972 , s. 108.
52. ↑ Alov, 1972 , s. 112.
53. ↑ 1 2 3 Tšentsov, 2004 , s. 439.
54. ↑ Alov, 1972 , s. 113.
55. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 451.
56. ↑ 1 2 Alberts et ai., 1993 , s. 452.
57. ↑ Tšentsov, 2004 , s. 440.
58. ↑ Alov, 1972 , s. 119.
59. ↑ 1 2 3 4 Alberts et ai., 1993 , s. 453.
60. ↑ Tšentsov, 2004 , s. 441.
61. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 454.
62. ↑ 1 2 3 Tšentsov, 2004 , s. 442.
63. ↑ Alov, 1972 , s. 135.
64. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 457.
65. ↑ Alov, 1972 , s. 137.
66. ↑ 1 2 Alberts et ai., 1993 , s. 458.
67. ↑ Alov, 1972 , s. 140.
68. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 459.
69. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 460.
70. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 461.
71. ↑ Morgan, 2007 , s. 90.
72. ↑ 12 Morgan , 2007 , s. 91.
73. ↑ Alberts et al., 2008 , s. 1071.
74. ↑ Morgan, 2007 , s. 99.
75. ↑ Morgan, 2007 , s. kolmekymmentä.
76. ↑ Morgan, 2007 , s. 28.
77. ↑ 12 Morgan , 2007 , s. 32.
78. ↑ Morgan, 2007 , s. 97.
79. ↑ 1 2 3 Alberts et al., 2008 , s. 1074.
80. ↑ Morgan, 2007 , s. 96.
81. ↑ Morgan, 2007 , s. 98-99.
82. ↑ Morgan, 2007 , s. 98.
83. ↑ Morgan, 2007 , s. 102.
84. ↑ Morgan, 2007 , s. 103.
85. ↑ 1 2 3 4 Morgan, 2007 , s. 48.
86. ↑ Morgan, 2007 , s. 46.
87. ↑ Alberts et al., 2008 , s. 1087.
88. ↑ Lackie, 2013 , s. 419.
89. ↑ Redei, 2008 , s. 1238-1239.
90. ↑ 12 Hartwell et ai., 2010 , s. 146.
91. ↑ 1 2 3 Redei, 2008 , s. 1239.
92. ↑ Redei, 2008 , s. 1240.
93. ↑ Alov, 1972 , s. 192.
94. ↑ Alov, 1972 , s. 193.
95. ↑ 1 2 Alov, 1972 , s. 167.
96. ↑ 1 2 3 Alov, 1972 , s. 169.
97. ↑ Alov, 1972 , s. 170.
98. ↑ Alov, 1972 , s. 171.
99. ↑ 1 2 Alov, 1972 , s. 172.
100. ↑ 1 2 Alov, 1972 , s. 174.
101. ↑ 1 2 Alov, 1972 , s. 176.
102. ↑ Alov, 1972 , s. 177.
103. ↑ 1 2 Alov, 1972 , s. 183.
104. ↑ Alov, 1972 , s. 184.
105. ↑ 1 2 3 Alov, 1972 , s. 185.
106. ↑ Alov, 1972 , s. 186.
107. ↑ 1 2 Alov, 1972 , s. 188.
108. ↑ 1 2 3 4 Sedova, 1996 , s. 103.
109. ↑ 1 2 3 Raikov, 1978 , s. 57.
110. ↑ Tšentsov, 2004 , s. 428.
111. ↑ Alberts et ai., 1993 , s. 465.
112. ↑ Mitoottinen vaihe ja G0-vaihe  (englanniksi)  (linkki ei ole käytettävissä) . Rajaton. Haettu 25. huhtikuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 26. huhtikuuta 2017.
113. ↑ Raikov, 1978 , s. 93.
114. ↑ 1 2 Raikov, 1978 , s. 94.
115. ↑ Raikov, 1978 , s. 95.
116. ↑ Lilly M., Duronio R. Uusia näkemyksiä solusyklin hallinnasta Drosophilan endosyklistä  //  Onkogeeni : päiväkirja. - 2005. - Voi. 24 , nro. 17 . - P. 2765-2775 . - doi : 10.1038/sj.onc.1208610 . — PMID 15838513 .
117. ↑ Italiano JE, Shivdasani R.A. Megakaryosyytit ja sen jälkeen: verihiutaleiden syntymä  //  Journal of Thrombosis and Heemostasis : päiväkirja. - 2003. - Voi. 1 , ei. 6 . - s. 1174-1182 . - doi : 10.1046/j.1538-7836.2003.00290.x . — PMID 12871316 .
118. ↑ Inge-Vechtomov, 2010 , s. 89-90.

Kirjallisuus

• Alberts B. et ai. Solun molekyylibiologia. - 5 painosta. - Garland science, 2008. - 1601 s. — ISBN 978-0-8153-4105.
• Lackie JM (toim.). Solu- ja molekyylibiologian sanakirja. - 5 painosta. - Academic Press, 2013. - 750 s. — ISBN 978-0-12-384931-1 .
• Hartwell L. et ai. Genetiikka: geeneistä genomeihin. - 4. painos. - McGraw-Hill Science, 2010. - 816 s. - ISBN 978-0-07-352526-6.
• Morgan DO Solusykli: hallinnan periaatteet. — Uusi tiedelehti, 2007. — 297 s. - ISBN 978-0-9539181-2-6 .
• Evert RF, Eichhorn SE Raven kasvien biologia. - 8 painos. - W. H. Freeman and Company, 2013. - 880 s. — ISBN 978-1-4292-1961-7 .
• Redei G.P. (toim.). Genetiikan, genomiikan, proteomiikan ja informatiikan tietosanakirja. - 3 painos. - Springer, 2008. - 1822 s. — ISBN 978-1-4020-6753-2 .
• Alov IA Mitoosin sytofysiologia ja patologia. - M . : " Lääketiede ", 1972. - 264 s. - 3700 kappaletta.
• Alberts B. et ai. Solun molekyylibiologia: 3 osassa - 2. painos, Revised. - M . : " Mir ", 1993. - T. 2. - 539 s. — ISBN 5-03-001987-1 .
• Biologinen tietosanakirja / Ch. Toimittaja Gilyarov M. S. . - M . : " Sovet Encyclopedia ", 1986. - 831 s. - 100 000 kappaletta.
• Buldakov L. A., Kalistratova V. S. Radioaktiivinen säteily ja terveys . - M. : Inform-Atom, 2003. - 165 s.
• Gilbert S. Developmental Biology: 3 osassa. - M . : " Mir ", 1995. - T. 3. - 352 s. -5000 kappaletta.  — ISBN 5-03-001833-6 .
• Biologian historiaa muinaisista ajoista 1900-luvun alkuun / Toimittanut S. R. Mikulinsky . - M . : " Nauka ", 1972. - 564 s. - 9600 kappaletta.
• Lewin B. et ai. , Cells. - M .: BINOM. Knowledge Laboratory, 2011. - 951 s. — (Paras ulkomainen oppikirja). — ISBN 978-5-94774-794-2 .
• Mazia D. Mitoosi ja solunjakautumisen fysiologia = D. Mazia. Mitoosi ja solunjakautumisen fysiologia. Solu. Ed. J. Brachet ja A. Mirsky. Voi. III. New York-Lontoo, Acad. lehdistö, 1961 / Per. englannista. D. M. Kershner; Alla. toim. ja esipuheen kanssa. prof. L. N. Zhinkina . — M .: Izd-vo inostr. palaa. , 1963. - 428, [64] s.
• Raikov I. B. Alkueläinten ydin. Morfologia ja evoluutio. - L . : "Nauka", 1978. - 328 s. - 1600 kappaletta.
• Sedova T.V. Levien kariologia. - Pietari. : "Nauka", 1996. - 386 s. -500 kappaletta .  — ISBN 5-02-026058-4 .
• Chentsov Yu.S. Johdatus solubiologiaan: Oppikirja lukioille. - 4. painos, tarkistettu ja täydennetty. - M . : ICC "Akademkniga", 2004. - 495 s. - 3000 kappaletta.  - ISBN 5-94628-105-4 .
• Inge-Vechtomov S. G. Genetiikka valinnan perusteiden kanssa. - 2. painos, tarkistettu ja täydennetty. - Pietari. : Kustantaja N-L, 2010. - 718 s. - 3000 kappaletta.  — ISBN 978-5-94869-105-3 .

Linkit

Kuvitukset

•  Temaattinen valikoima kuvituksia Science Photo Libraryssa . www.sciencephoto.com. Arkistoitu alkuperäisestä 5. elokuuta 2012.

Animaatio

• Stages of Mitosis (animoitu video)  (englanniksi) (18. lokakuuta 2009).
• Mitoosin vaiheet (3D-animaatio nro 1)  (eng.) . Hybrid Medical Animation (15. kesäkuuta 2009).
• Mitoosin vaiheet (3D-animaatio nro 2)  (eng.) . Protein Lounge (20. lokakuuta 2009).

Video

•  Temaattinen valikoima videoita ja animaatioita Science Photo Librarysta . www.sciencephoto.com. - Katsomiseen tarvitaan QuickTime PlayerArkistoitu alkuperäisestä 5. elokuuta 2012.
• William Sullivan, Claudio Sunkel et ai., Synchronous Mitotic Divisions (video #1)  (eng.) . Molecular Biology of the Cell, 5. painos (Media DVD-ROM) . Garland Science (2002).
• Synkroniset mitoottiset jakautumiset (video #2) (25. marraskuuta 2011). (määrätön)
• Eläinsolun mitoottinen jakautuminen (video #1) (27. toukokuuta 2009). (määrätön)
• Eläinsolun mitoottinen jakautuminen (video #2) (29. maaliskuuta 2010). (määrätön)
• Kasvisolun mitoottinen jakautuminen (video #1) (6. toukokuuta 2007). (määrätön)
• Kasvisolun mitoottinen jakautuminen (video #2, alkaen 0:58)  (eng.) (20. heinäkuuta 2010).

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen Suuri katalaani Britannica (verkossa) Treccani Universalis
Bibliografisissa luetteloissa	BNF : 12151573g GND : 4170185-9 J9U : 987007538751105171 LCCN : sh85086289 NDL : 00574510

solusykli
Vaiheet	Interfaasi G 1 -vaihe S-vaihe G 2 -vaihe M-vaihe Mitoosi ( esivaihe ) Prophase prometafaasi metafaasi Anafaasi Telofaasi ) sytokineesi Muut vaiheet G 0 -vaihe apoptoosi Meioosi Tarkistuspisteet Rajoituspiste karan piste replikaatiopiste Biokemialliset kytkimet solusyklissä
Sääntelyviranomaiset	Sykliinit A B D E F Sykliinistä riippuvaiset kinaasit 2 3 neljä 5 6 7 kahdeksan 9 kymmenen Cdk:ta aktivoiva kinaasi Ubikitiiniligaasit Anafaasistimulaatiokompleksi SCF-kompleksi Cdk:n estäjät Cip/Kip ( p21 , p27 , p57 ) INK4 ( p15 , p16 , p18 , p19 ) muu cdc2 CDc25 cdc42 Solujen apoptoosille alttiusproteiini E2F kypsymisen kiihtyvyyskerroin Pissata

Kromosomit
Main	Karyotyyppi Plidia Meioosi Mitoosi homologiset kromosomit Synapsis Kromosomialueet
Luokitus	Autosome Gonosome mikrokromosomi Polyteenikromosomit Lamppuharjan kromosomit
Rakenne	Kromatidit Cohesin sisarkromatidit synaptonemaalinen kompleksi Chiasma Telomeerit Telomeraasi Centromere Kinetochore Kromatiini Euchromatin Heterokromatiini Nukleosomi Histonit : H1 H2A H2B H3 H4
Rakenneuudistus ja rikkomukset	Translokaatio päällekkäisyyttä poisto Inversio sisarkromatidivaihto Aneuploidia polyploidia Amfidiploidit
Kromosomaalisen sukupuolen määritys	Heterogameettinen seksi homogameettista seksiä XY järjestelmä X-kromosomi Y-kromosomi SRY ZW järjestelmä Pseudoautosomaalinen alue
menetelmät	Sytogenetiikka Kartoitus KALASTAA Ana-telofaasinen menetelmä metafaasimenetelmä