Cellecyklus mitose - Kap 18

Forklar de forskellige hovedfaser i M-fasen/mitosen

1. Profase

• Kromosomer kondenserer og består af to søsterkromatider.

• Den mitotiske spindel begynder at dannes.

• Centrosomer bevæger sig mod modsatte poler, dynein ved cellecortex trækker i astrale mikrotubuli og hjælper med at bevæge centrosomerne mod hver sin side af cellen.

2. Prometafase

• Kernemembranen brydes ned ved fosforylering af kernemembranproteiner.

• Mikrotubuli udviser dynamisk instabilitet, hvor de skiftevis polymerisere og depolymerisere, hvilket hjælper dem med at finde og binde til kromosomernes kinetochorer. Mikrotubuliernes dynamik og motorproteiner som dynein bidrager derefter til kromosomernes bevægelse og placering ved cellens midte.

3. Metafase

• Kromosomerne ligger ved cellens ækvator, midt mellem de to centrosomer.

• Søsterkromatider er fastgjort til modsatte centrosomer via mikrotubuli-kinetochor

• Spindle-attachment checkpoint sikrer, at alle kromosomer er korrekt bi-orienteret, før cellen går videre til anafase.

4. Anafase

• Når checkpointet er opfyldt, aktiveres APC/C.

• APC nedbryder securin → separase aktiveres → cohesin (proteinkompleks som holder kromosomet sammen) spaltes → søsterkromatider adskilles.

• Kromosomerne bevæges mod hver sin pol.

  • Anafase A: Kinetochor-mikrotubuli forkortes via depolymerisering, og dynein bidrager til at trække kromosomerne mod centrosomerne.

  • Anafase B: Kinesin skubber centrosomerne fra hinanden via de overlappende mikrotubuli, mens dynein ved cellecortex trækker spindelpolerne ud mod cellekanten via det astrale mikrotubuli.

5. Telofase

• Kromosomer dekondenserer og kernemembranproteiner defosforyleres, og kernemembranen gendannes omkring hvert kromosomsæt.

• Mitosen afsluttes.

Cytokinese

• Cytoplasma deles af en kontraktil ring, som består af aktin og myosin og der dannes to datterceller, hver med én kerne.

Hvordan er et kromosom opbygget, og hvad er kromatider, centromer og kinetochorer?

Et kromosom består af kromatin, som er DNA pakket sammen med proteiner. Efter DNA-replikationen består kromosomet af to identiske søsterkromatider, som holdes sammen ved centromeret. På centromeret findes kinetochoren, hvor mikrotubuli binder under mitosen.

Hvad sker der i interfasen som forberedelse til mitosen?

Interfasen består af G1-, S- og G2-fasen. I G1 vokser cellen, syntetiserer proteiner og udfører sine normale funktioner. I S-fasen replikeres DNA'et, så hvert kromosom består af to søsterkromatider, og centrosomet duplikeres. I G2 fortsætter cellen med at vokse og forberede sig på mitosen ved at kontrollere, at DNA'et er korrekt og fuldstændigt replikeret.

Hvordan binder spindel-mikrotubuli til kromosomerne, og hvorfor er denne binding afgørende for korrekt kromosomadskillelse?

Spindel-mikrotubuli binder med deres plusender til kinetochorerne på søsterkromatiderne. Når de to søsterkromatider bindes til mikrotubuli fra modsatte spindelpoler, kaldes det bi-orientering. Det sikrer, at søsterkromatiderne kan adskilles og trækkes mod hver sin pol under anafasen.

Hvordan kan kinetochor-mikrotubuli bevæge kromosomer, og hvordan reguleres denne dynamik under mitosen?

Kinetochor-mikrotubuli kan polymerisere og depolymerisere ved deres plusender, mens de forbliver bundet til kinetochoren, og derved bevæge kromosomerne mod eller væk fra spindelpolerne. Ved indgangen til mitosen aktiveres M-Cdk, som fosforylerer stabiliserende MAPs og dermed øger mikrotubulis dynamiske ustabilitet. Det gør den mitotiske spindel mere dynamisk, så mikrotubuli hurtigt kan omorganiseres og bevæge kromosomerne.

Hvilke tre funktionelle typer spindel-mikrotubuli findes der, og hvilken rolle spiller de hver især i mitosen?

Den mitotiske spindel består af tre funktionelle typer mikrotubuli. Astrale mikrotubuli går fra centrosomet til cellecortex og hjælper med at positionere spindlen. Kinetochor-mikrotubuli binder til kromosomernes kinetochorer og medvirker til deres placering og adskillelse. Ikke-kinetochor-mikrotubuli overlapper med mikrotubuli fra den modsatte spindelpol og hjælper med at holde spindlen stabil og skubbe spindelpolerne fra hinanden under anafase B.

Hvordan kan kræftbehandling hæmme mitosen ved at påvirke mikrotubuli?

Kræftbehandling kan forstyrre den mitotiske spindel og dermed forhindre korrekt celledeling. Vincristin hæmmer samlingen af mikrotubuli, mens paclitaxel stabiliserer mikrotubuli og hæmmer deres dynamik. Begge dele forstyrrer mitosen og rammer derfor især hurtigt delende kræftceller.

Hvad er den væsentligste begrænsning ved kræftbehandling, der påvirker mikrotubuli?

Behandlingen rammer ikke kun kræftceller, men også normale celler og processer, der er afhængige af mikrotubuli. Det kan bl.a. påvirke hurtigt delende normale celler og mikrotubuli-processer i hvilende celler, hvilket kan give bivirkninger som hårtab, immunsuppression, gastrointestinale problemer, infertilitet og neuropati.