A sejtosztódás mechanizmusa Az M fázis alatti események:
Mikrotubulusok és motor fehérjék szerepe a mitózisban 2010.03.23.
• mag osztódása (mitózis) • mitotikus orsó: MT + MAP (pl. motorfehérjék) • citoplazma osztódása (citokinezis) • kontraktilis gyűrű (állati sejtek)
Sejtciklus G1 (G0) – növekedési fázis 1 S - DNA duplikáció G2 - növekedési fázis 2 M - fázis Mitózis • profázis – ‘kompakt’ kromoszómák kialakulása • prometafázis – maghártya lebomlik • – kinetokor-MT kapcsolat kialakul • metafázis – a kromoszómák a sejt centrumában gyűlnek össze (osztódási orsó és a centroszómák kialakulása) • anafázis – a testvér kromatidok az ellenkező pólusok felé mozognak • telofázis – magmembrán újbóli kialakulása → új sejtmagok kialakulása! Citokinezis – egy sejt citoplazmájának kettéosztódása (cyto=sejt, kinesis=mozgás)(anafázisban kezdődik, telofázisban végződik)
Mikrotubulus szervező központok vagy „Microtubule Organising Centers” (MTOC)
Sejtciklus G1 (G0) – növekedési fázis 1 S - DNA duplikáció G2 - növekedési fázis 2
Interfázis • DNS replikáció • centroszóma megkettőződése
M – fázis • mitózis • citokinezis
Centriólum ciklus (centroszóma ciklus) A centroszómák megkettőződése és sejten belüli elrendeződése.
• A sejtekben a MT-ok az MTOCből polimerizálódnak • A MT mínusz vége a MTOC felé néz, a plusz vége a sejtekben távolabb helyezkedik el • Az MTOC általában a mag közelében helyezkedik el • A MT-ok polimerizációját nukleálja és szervezi • Egyfajta irányító központként működnek.
1
Mitotikus apparátus
Mitotikus apparátus
= mitotikus orsó = osztódási orsó: A kromoszómák szeparációját szolgáló mikrotubuláris rendszer
A kromoszóma szerkezete
Az osztódási orsót összetartó kapcsolatok
Rövid kar
Centromer régió → kinetokor (A kromoszóma egy speciális, tömör része mely a mitózis alatt jelenik meg (a kromatidákat X alakban tartja össze)
1./ laterális összekapcsolódása a poláris mikrotubulusok + végének átfedésénél 2./ a kinetokor mikrotubulusok és a kinetokor közötti direkt kapcsolat
Hosszú kar kromatid
kinetokor
Mikrotubulusok dinamikája I. A mitózis alatt (profázisban kezdődően) megnövekedett dinamikus instabilitás! → Gyors újraszerveződés! Interfázisban lévő mikrotubulusok
Osztódási orsó mikrotubulusai
Szám
Alacsony
Magas
Hossz
Hosszú
Rövid
Stabilitás
Stabil
Kevésbé stabil
Átlagos élettartam
10 perc
60-90 másodperc
2
Mikrotubulusok dinamikája II.
Mikrotubuláris motor fehérjék
W.M. Saxton et al., J. Cell Biol. 99:2175–2187, 1984.
Kinezin BimC • antiparallel dimer formálása ellenkező irányú csúszása
CENP-E –
MT-k
chromokinezin • Chromokinezin = kinezin-szerű DNS-kötő fehérje. • Kapcsolat a kromoszóma és az osztódási orsó között. • Elsősorban a kromoszóma karjaival van kapcsolatban a mitózis során. • Erőgenerálás a metafázisban.
CENP-E (‘centromere protein)
MCAK • =kinesin-13 • Mikrotubulus depolimerizáló fehérje
3
Kinezin Ncd
Kapcsolat a kromoszómák és a MT-ok között a prometafázisban
• motor fehérje mely a – vég felé mozog a./ vég kapcsolat
b./ oldal kapcsolat
Kinetokorhoz kapcsolódó + motor fehérjék (e.g., MCAK, CENP-E)
Stabilizáló erők a metafázisban I. • Motor fehérjék által generált erők
Anafázis • anafázis A (korai anafázis) • anafázis B (késői anafázis)
Stabilizáló erők a metafázisban II. • ‘treadmilling’
Anafázis A Korai anafázis • A testvér kromatidák közötti kapcsolat felszakad • Rövidülése a kinetokor MT-nek a + végen → a kromoszóma a centroszóma felé mozdul. – MCAK – segíti az MT lebomlását a + végen – CENP-E – a depolimerizálódó véghez köt
4
Anafázis B • Késői anafázis • Osztódási orsó megnyúlása fokozott polarizáció
telofázis • A maghártya újbóli kialakulása
–
a. Nyomóerő generálása a poláris MT-on kinezinek által b. Húzóerő generálása a dyneinek által c. MT polimerizáció a poláris MT + végén
•
ATP hiány – pólusok nem szeparálódnak → Motor fehérjék szerepe fontos!
citokinezis • A citoplazma kettéválása • Kontraktilis gyűrű kialakulása
• vége
– Aktin + miozin II.
5
