Ядреното делене (митоза) на клетките на еукариотните организми с репликация на ДНК може да бъде разделено на четири основни фази. Втората основна фаза се нарича метафаза, по време на която хромозоми свиват се по спирален модел и се позиционират в екваториалната равнина на приблизително еднакви разстояния от двата противоположни полюса. Влакната на вретеното, започвайки от двата полюса, са свързани с центромерите на хромозоми.
Какво е метафаза?
Метафазата е втората от четирите основни фази, на които може да се раздели ядреното делене на еукариотните клетки, наречено митоза. По време на метафаза подреждането на хромозоми в т. нар. екваториална равнина или метафазна плоча е характерно. Всяка отделна хромозома се състои от четири хроматиди, две от които са „еднакви по конструкция“. Хроматидите първоначално все още се държат заедно от общата си центромера. Малки протеинови структури се образуват в центромерите, към които се прикрепват влакната на полюсите на вретеното, за да изтеглят сестринските хроматиди към съответните противоположни полюси. Отделянето на хроматидите вече принадлежи на анафаза, която следва метафаза. По време на метафазата са в ход всички препарати, необходими за отделяне на хроматидите от центромерите, за да бъдат изтеглени към полюсите. Само когато всички центромери са свързани към съответните полюсни влакна или микротубули, връзките на хроматидите в тяхната центромера се освобождават, така че тяхното изпращане до съответния полюс може да започне.
Функция и задача
В човешкото тяло има постоянна нужда от растеж, основан на клетъчна пролиферация, която обикновено следва принципа на клетъчното делене. В ядрените клетки на едноклетъчни и многоклетъчни организми (еукариоти) разделенията включват разделяне на цитоплазмата и техните ядра. Двете дъщерни клетки, получени в резултат на разделянето, също са идентични в своите диплоидни хромозомни набори на съответната „майчина клетка“, така че растежът на определени тъкани в тялото въз основа на несексуално клетъчно делене е теоретично неограничен, при условие че процесът на разделяне не се прекъсва или прекратява от вещества, инхибиращи растежа. Също така с процеса на клетъчно делене е свързан и процесът на ядрено делене, известен като митоза. В рамките на митозата втората от общо четири основни фази се нарича метафаза. Това е важна верижна връзка в процеса на ядрено разделяне. Метафазата е важна за позиционирането на хроматидите на двойния набор от хромозоми в екваториалната равнина или метаплаката по такъв начин, че да могат да бъдат изтеглени към двата полюса от микротубулните нишки в следващата анафаза. Особено важна функция на метафазата е проверка (контролна точка) и наблюдение на влакната на вретеното (микротубули), простиращи се от полюсите. Трябва да се гарантира, че микротубулите са свързани към „правилната“ центромера във всеки отделен случай. Това е да се гарантира, че двата комплекта хромозоми, групирани в полюсите по време на следващата анафаза, са абсолютно идентични. Това може да бъде постигнато само чрез наличието на по една хроматида на хромозома на всеки от двата полюса, след като е настъпило ядрено делене. Ако например две еднакви сестрински хроматиди са разположени на единия от двата полюса и липсват на другия полюс, би имало значителни смущения с невъзможността за по-нататъшен клетъчен растеж или неограничен растеж. В случай на паренхимни клетки, ще има загуба на специфичния функционален капацитет на клетките.
Болести и разстройства
Митозата олицетворява много сложен процес, който в рамките на репликацията на ДНК вериги и разпределение на хроматидите към двата полюса, носи риск от грешки с понякога далечни последици. Например, „неправилно“ закрепване на микротубули към кинетохорите на центромери може да се случи относително често. Например, някои кинетохори могат да останат свободни, т.е. да не са свързани с микротубула, или и двете хроматиди могат да бъдат свързани в техните центромери с микротубули от същия полюс. В проверката за „правилно“ и пълно прикрепване на микротубулите към кинетохорите се крие една от най-важните функции на метафазата. Хромозомите в анафазата обикновено не се освобождават, докато проверката на влакната на вретеното не е успешна и всички кинетохори сигнализират за правилно свързване. Митотичният контролен пункт се реализира от група специализирани протеини които потискат прехода към анафаза или пари в брой, ако адхезията не отговаря на зададената стойност. Процесът е донякъде сравним с пит-стоп на състезание от Формула 1, когато и четирите механици трябва да докладват за пълна спирка след смяна на колелото, преди пилотът от Формула 1 да може отново да излети. Друг основен проблем възниква, когато възникнат грешки по време на разделянето на ДНК веригите. Това може олово до загуба на функция на клетките и до непрекъснати бързи или бавни допълнителни митози, които вече не реагират на ендогенни инхибитори на растежа. Неинхибираният растеж характеризира доброкачествени (доброкачествени) или злокачествени (злокачествени) тумори. Допълнителни проблеми могат да възникнат от метилирането на ДНК. По време на разделянето на ДНК вериги, активността на ДНК метилтрансферази може олово към добавянето на метилови групи (-CH3) към ДНК. Процесът не отговаря на a ген мутация в конвенционалния смисъл, но тя съответства на епигенетична промяна в засегнатия ген. „ген метилиране ”обикновено води до фенотипично разпознаваеми промени в засегнатия индивид и обикновено се предава на следващите поколения клетки - подобно на наследство. Степента, до която развитието на доброкачествени и злокачествени тумори и метилирането на ДНК може да се отдаде на процеси в рамките на метафазата не е изследвана адекватно.
