18.15: Wyznaczanie płaszczyzny podziału komórki

Ustawienie płaszczyzny podziału komórki jest krytycznym krokiem podczas rozwoju i różnicowania komórek, szczególnie podczas mitozy, kiedy płaszczyzna jest niezbędna do określenia wielkości dwóch komórek potomnych. Płaszczyzna podziału komórki jest prostopadła do płaszczyzny segregacji chromosomów, ale różne typy organizmów mają różne mechanizmy podziału komórek, które odpowiadają ich morfologii i funkcji.

Komórki zwierzęce

W komórkach zwierzęcych bruzda rozszczepienia tworzy się wzdłuż płaszczyzny podziału komórki, zaczynając od kory komórkowej, obszaru poniżej błony plazmatycznej. Wrzeciono mitotyczne odgrywa decydującą rolę w określaniu płaszczyzny podziału komórki; Dlatego zmiana osi wrzeciona mitotycznego może zmienić płaszczyznę podziału. Strategia ta jest stosowana przez niektóre organizmy eukariotyczne, takie jak Caenorhabditis elegans, do przełączania się z symetrycznego na asymetryczny podział komórek. Symetryczny podział komórek wytwarza dwie identyczne komórki potomne i jest często używany do hodowli tkanek zawierających wiele komórek tego samego typu. Natomiast podział asymetryczny tworzy różnorodność komórkową, ponieważ generuje dwie nieidentyczne komórki potomne. Na przykład komórki neuronabłonkowe początkowo zwiększają swoją liczbę, przechodząc symetryczne podziały. Następnie wykorzystują asymetryczny podział, aby wytworzyć komórki potomne podobne do komórki macierzystej, a także różnicować neurony.

drożdże

W pączkujących drożdżach, takich jak Saccharomyces cerevisiae, o płaszczyźnie podziału komórek decydują białka septyny w fazie G1. Cytokinezę uzyskuje się poprzez utworzenie bruzdy rozszczepienia w okolicy szyi pączkujących komórek drożdży; Jednak aparat mitotyczny nie odgrywa żadnej roli w określaniu płaszczyzny podziału komórki. Natomiast w drożdżach rozszczepialnych, takich jak Schizosaccharomyces pombe, położenie jądra interfazowego decyduje o położeniu płaszczyzny podziału komórki w fazie G2. Podczas interfazy białko Mid1 jest zlokalizowane głównie w jądrze; jednak podczas mitozy Mid1 jest eksportowany z jądra do kory komórkowej, gdzie rekrutuje składniki pierścienia aktomiozyny do przyśrodkowego obszaru komórki. To ostatecznie powoduje, że komórka macierzysta dzieli się na dwie komórki potomne o podobnej wielkości.

Roślin

W większości komórek roślinnych płaszczyzna podziału komórki jest ustalana, zanim komórka zobowiąże się do mitozy. Wzdłuż równika komórki macierzystej tworzy się pasmo preprofazy, które wyznacza płaszczyznę podziału komórki. Pasmo preprofazy to struktura przypominająca pierścień, złożona z mikrotubul i F-aktyny. Powoduje to powstanie wiązki mikrotubul zwanej fragmoplastem, która stanowi rusztowanie strukturalne do rozszerzania i pozycjonowania płytki komórkowej.