DNA zostaje zreplikowane w fazie S poprzedzającej mitozę, więc komórka, która wchodzi w mitozę ma chromosomy dwuchromatydowe, złożone z dwóch cząsteczek DNA i wobec tego poziom DNA w takiej komórce wynosi 4c. Po podziale każda komórka ma taką samą liczbę chromosomów jak komórka wyjściowa, ale są to chromosomy jednochromatydowe.
Kohezyna składa się z białek należących do 2 rodzin. Białka z rodziny SMC złożone są z dwóch dimerów. Białka z rodziny Scc odpowiadają za kohezję chromatyd. Fosforylacja histonu H3 umożliwia kondensację chromatyny. Fosforylacja laminów prowadzi do degradacji blaszki jądrowej. Ufosforylowanie białek MAP sprawia, że stabilizowana jest struktura mikrotubul – polimeryzacja przeważa nad depolimeryzacją - umożliwia to utworzenie wrzeciona kariokinetycznego.
1. Montaż kinetochorów na chromosomach
Kinetochor jest strukturą, za pośrednictwem której chromosomy łączą się z mikrotubulami, wobec czego prawidłowe ułożenie kinetochorów warunkuje prawidłowe połączenie chromosomów do wrzeciona kariokinetycznego. Kinetochor w mikroskopie elektronowym jest 3-warstwową strukturą, złożoną z blaszki zewnętrznej, wewnętrznej i filamentowej struktury. Kinetochorów nie ma w interfazie.
2. Kondensacja chromatyny
Kondensyna podobna do kohezyny. Jej podjednostki mają aktywność ATPaz, więc ich ruch jest związany z hydrolizą ATP. Kondensyna utrzymuje pętlę chromatyny. W przewężeniu chromosomu występuje specyficzna centromerowa chromatyna, czyli centromer. Jest to odcinek heterochromatyny konstytutywnej. W rejonie centromerowym w nukleosomach konwencjonalny wariant histonów H3 zostaje zastąpiony przez jego wersję centromerową.
3. Tworzenie wrzeciona kariokinetycznego
Komórka w fazie premitotycznej ma początkowo 1 centrosom. W fazie G2 (?) następuje podział macierzystego centrosomu, odbudowa dodatkowej centrioli. W momencie, kiedy centriole uzyskają rozmiar centrioli macierzystej, dochodzi do podziału, replikowana jest wokół każdej centrioli gamma-tubulina i ostatecznie obydwa centrosomy się od siebie oddzielają. Początkowo leżą one obok siebie, więc żeby mogło się wytworzyć dwubiegunowe wrzeciono, muszą one zająć położenie po przeciwległych stronach komórki. W procesie odsuwania się biorą udział mikrotubule, które występują na tych centrosomach oraz białko motoryczne. Pierwsza frakcja mikrotubul powstających na centrosomach to mikrotubule astralne. Odsuwanie się centrosomów: MT polimeryzują (polimeryzacja przeważa nad depolimeryzacją), przyłącza się do nich białko motoryczne – bipolarna kinezyna, która ma 2 domeny motoryczne. Przesuwając się w kierunku końca + popycha jednocześnie MT w stronę jej końca minus. W miarę odsuwania, MT jednocześnie przyrastają. Czyli MT astralne popychają centrosomy do biegunów. Drugie białko motoryczne – dyneina – podczepiona jest do krótszych MT i korteksu podbłonowego i jej rolą jest zakotwiczenie biegunów wrzeciona w odpowiednim miejscu.
Rola MT:
a) astralne – początkowo odpowiedzialne za odsuwanie się centrosomów, następnie za umocowanie biegunów wrzeciona
b) kinetochorowe – uczestniczą w I fazie ruchu chromosomów, czyli w kongresji oraz w II fazie, czyli anafazie A.
c) biegunowe – zaangażowane w wydłużenie osi wrzeciona
Rośliny z wyjątkiem niektórych zielenic i okrzemków nie mają centrosomów. Nie mają też MT astralnych, a MT biegunowe nie są skupione
4. Rozproszenie jąderek
5. Degradacja otoczki jądrowej
Dezintegrację otoczki jądrowej inicjuje fosforylacja laminów, białek receptorowych laminów i nukleoporyn. Fosforylacja laminów powoduje ich depolimeryzację, dezintegrację blaszki jądrowej i rozpad otoczki jądrowej na pęcherzyki. Białka receptorowe laminów pozostają związane z błonami, a reszta białek ulega rozproszeniu. Pod koniec profazy (u zwierząt i u roślin) ulega też degradacji część kohezyn. Degradacja ta następuje poprzez fosforylację podjednostki regulatorowej kohezyny. Kohezyna zlokalizowana w centromerach jest chroniona przed degradacją.
1. Połączenie mikrotubul z kinetochorami, bo nie ma już otoczki oddzielającej MT od chromosomów
2. Pierwsza faza ruchu chromosomów – kongresja chromosomów, czyli ich wędrówka do płaszczyzny równikowej. Są to ruchy oscylacyjne (spowodowane są skracaniem i wydłużaniem MT), początkowo dość chaotyczne, do czasu aż obydwa kinetochory zostaną złapane przez MT wychodzące z biegunów wrzeciona. Wtedy naprężenia są wyrównane i chromosomy ustawiają się centromerami w płaszczyznie. Przed tym, aby ruch chromosomów wygenerowany przez białka motoryczne nie nastąpił zbyt wcześnie, chronią komórkę 2 mechanizmy:
a) działanie kompleksu białkowego zasocjowanego z kinetochorem – punkt kontrolny wrzeciona. Kompleks tych białek jest połączony z kinetochorem, kiedy nie jest on połączony z MT wrzeciona.
b) działanie kinazy Aurora B, która utrzymuje w stanie ufosforylowanym kinazę katastroficzną.
1. chromosomy w płaszczyznie równikowej
2. wyłączenie punktu kontrolnego wrzeciona
Następuje kiedy połączenia MT z chromosomami są kompletne. Wtedy białka PK oddysocjowują od kinetochorów. Oddysocjowuje też jedno z białek, które było połączone z kinazą cdc20. Wtedy kinaza cdc20 łączy się z... (?) i kompleks APC-cdc20 staje się aktywny. Kompleks APC-cdc20 powoduje, że sekuryna jest ubikwitynowana (degradowana), wtedy uwalnia się proteaza, która tnie kohezynę.
1. ostateczne oddzielenie się od siebie siostrzanych chromatyd – zanika połączenie kohezyną między nimi i może się odbyć druga faza ruchu chromosomów – od płaszczyzny równikowej do biegunów.
1. kinezyna Cenp-E – utrzymanie połączenia między MT a kinetochorem
2. dyneina – powoduje ruch chromosomów
3. kinezyna bipolarna – ma 2 domeny motoryczne i jest odpowiedzialna za ruch podczas anafazy B
4. kinezyna katastroficzna – przyczynia się do ruchu chromosomów podczas anafazy A, ponieważ powoduje depolimeryzację MT
Anafaza A – depolimeryzacja MT, która zachodzi na końcu plus, a nie minus. Ruch chromosomów polega na współdziałaniu kinezyny katastroficznej, dyneiny i kinezyny Cenp-E. Kinezyna katastroficzna odpowiedzialna jest za rozpad kinetochoru (?). Dyneina jest podczepiona do kinetochoru za pomocą dynaktyny i ślizga się po MT w kierunku końca minus, ciągnąc za sobą kinetochor. Za utrzymanie kinetochoru na MT dodatkowo odpowiedzialna jest kinezyna Cenp-E.. Anafaza A pozwala na oddzielenie się chromosomów tylko na niewielką odległość.
Anafaza B – mechanizm polegający na wydłużaniu osi wrzeciona. Biorą w nim udział MT biegunowe i współdziałająca z nimi kinezyna bipolarna
1. Defosforylacja histonów - despiralizacja chromatyny
2. defosforylacja laminów - odtworzenie otoczki jądrowej
3. defosforylacja nukleoporyn – odtworzenie jąderek
4. defosforylacja białek MAP
robe18