18.5: Wrzeciono mitotyczne

Wrzeciono mitotyczne – lub aparat wrzeciona – jest eukariotyczną strukturą cytoszkieletu składającą się z długich włókien białkowych zwanych mikrotubulami. Powstałe podczas podziału komórki wrzeciono oddziela chromatydy siostrzane i przenosi je na przeciwległe końce komórki rodzicielskiej, gdzie teraz pojedyncze chromosomy są rozprowadzane do dwóch jąder komórek potomnych.

Dwubiegunowa konfiguracja wrzeciona mitotycznego ułatwia segregację chromosomów, przygotowując komórkę do podziału. Jednym z mechanizmów, który zapewnia tworzenie dwubiegunowego wrzeciona mitotycznego, są centrosomy.

Niektóre komórki, takie jak oocyty kręgowców i wyższe komórki roślinne, nie mają centrosomów, jednak większość komórek zwierzęcych ma dwa centrosomy, gdy wchodzą w mitozę. Każdy centrosom kojarzy się z okrągłym układem mikrotubul na przeciwległych końcach – lub biegunach – wrzeciona mitotycznego. Innymi słowy, centrosomy zarodkują mikrotubule.

Białka motoryczne – zwłaszcza kinezyny i dyneina – zwykle działają na końcach mikrotubul lub w ich pobliżu i ułatwiają tworzenie dwubiegunowych wrzecion mitotycznych i separację chromatyd siostrzanych.

Na przykład, silniki kinezyny-5 w strefie środkowej wrzeciona przyczepiają się i rozsuwają dwie mikrotubule wystające z przeciwległych biegunów wrzeciona; proces ten sprzyja dwubiegunowości i wydłużeniu wrzeciona poprzez odpychanie biegunów wrzeciona od siebie.

Uważa się, że aktywność kinezyny-5 jest równoważona przez kinezynę-14. Silniki Kinesin-14 ciągną mikrotubule wystające z przeciwległych biegunów, skutecznie zbliżając bieguny do siebie. Skoordynowane działanie tych silników pozwala na prawidłowy montaż wrzeciona.

Kinezyna-4 i kinezyna-10 to chromoksynyny, kinezyny, które mogą wiązać się z chromosomami mitotycznymi. Kinezyna-4 i kinezyna-10 kojarzą się z ramionami chromosomów, rozsuwając chromosomy i biegun wrzeciona.

Dyneiny organizują mikrotubule w różnych częściach komórki. Na przykład łączą mikrotubule astralne z cytoszkieletem aktyny, odsuwając bieguny wrzeciona od siebie.

Struktura, organizacja i składniki wrzeciona mitotycznego umożliwiają siostrzanym chromatydom oddzielenie się, przygotowując komórkę do prawidłowego podziału.