CYTOKINEZA ZWIERZĄT
U jeżowców wrzeciono kariokinetyczne jest po środku komórki. Bruzda podziałowa zawsze zawiązuje się prostopadle do długiej osi wrzeciona. Położenie wrzeciona determinuje miejsce założenia przyszłej bruzdy podziałowej. Przejście Met/Anaf jest uwarunkowane degradacją cykliny B i dezaktywacją Cdk1. U Drosophila jest cyklina B i B3. Cdk1 związane z cykliną B musi zostać zdezaktywowane w momencie przejścia Met/Anaf, natomiast Cdk1 związane z drugim rodzajem cykliny jest degradowane dopiero w środku anafazy. Jeżeli cyklina B nie ulegnie degradacji i Cdk1 będzie nadal aktywne, rozdział chromosomów odbędzie się, ale zatrzymaniu ulegnie tworzenie pierścienia cytokinetycznego i rekrutowanie aktyny i miozyny do strefy wytworzenia przyszłej bruzdy podziałowej.
W przejściu met/anaf bierze udział tez kinaza z grupy Polo (kinaza I).
Zmianie ulega cytoszkielet podkortykalny, zwłaszcza w strefie przyszłej bruzdy podziałowej. Do tego miejsca rekrutowane bedą filamenty aktynowe oraz miozyna. Rozbudowaniu ulegają mikrotubule nukleujące w MTOCach biegunowych (centriolarnych lub acentriolarnych). Rozbudowaniu ulega też centralna część wrzeciona, zbudowana z mikrotubuli zachodzących na siebie wzajemnie w strefie środkowej wrzeciona kariokinetycznego (antyparalelne zachodzenie na siebie mikrotubul). Przy przejściu do telofazy następuje redukcja wszystkich astralnych MT, natomiast miejsce zachodzenia na siebie MT utrzymuje się bardzo długo, tworząc mostek pomiedzy dwoma potomnymi komórkami. Wytwarza się więc specyficzne połączenie, zwane ciałkiem środkowym.
Podsumowanie:
Podczas cytokinezy reorganizacja cytoszkieletu mikrotubularnego i mikrofilamentowego.
Cytoszkielet wrzeciona kariokinetycznego uczestniczy w przekazywaniu białek sygnałowych do określonych kompartmentów komórki, a konkretnie do okolicy bruzdy podziałowej lub okolicy centralnej wrzeciona centralnego.
Etapy cytokinezy:
Wyznaczenie położenia bruzdy podziałowej
Wytworzenie i podczepienie pierścienia kurczliwego w miejscu przyszłej bruzdy
Zaciskanie się pierścienia kurczliwego i powstanie ciałka środkowego
Rozdzielenie komórek potomnych
Budowa wrzeciona kariokinetycznego:
MT astralne dzieli się na te, które dążą do strefy środkowej (okolicy bruzdy podziałowej) oraz na te, które biegną w kierunku biegunów.
Doświadczenie Rappaporta:
Badał jajo jeżowca. Jeżeli do jądra wprowadzi się dwa wrzeciona i rozpreparuje je igłą daleko od siebie, to pomiędzy tymi dwoma odrębnymi wrzecionami wytwarza się jeszcze dodatkowa bruzda, tzw. bruzda Rappaporta. Świadczy to o tym, że MTOCi biegunowe przy każdym z wrzecion wypuszczają bardzo dużo mikrotubul ze wszystkich stron i tworzy się strefa pomiędzy biegunami dwóch różnych wrzecion, w której te mikrotubule na siebie zachodzą. Tworzy się więc taka struktura jak w centralnym wrzecionie. Strefa ta stymuluje tworzenie się dodatkowej bruzdy. Wiadomo więc, że włókna astralne odgrywają jakąś decydującą rolę.
Jeżeli nie ma przemieszczenia się określonych białek do bruzdy podziałowej i do części centralnej wrzeciona centralnego, również nie zajdzie cytokineza. Te białka to chromosomal passenger proteins. W profazie i metafazie białka te lokalizowane są w obrębie centrosomu przy biegunach lub przy kinetochorach. Natomiast wraz z przejściem do anafazy, przemieszczają się one wzdłuż mikrotubul wrzeciona centralnego (głównie, ale nie tylko) do strefy centralnej lub wzdłuż MT astralnych równikowych do miejsca przyszłej bruzdy. Do białek tych należy m.in. INCENP, który się łączy w kompleks z białkiem Aurora B i zlokalizowany jest zarówno w miejscu przyszłej bruzdy, jak i w strefie centralnej wrzeciona centralnego. Znaleziono białka, które są bardzo charakterystyczne dla tej centralnej strefy. Są to białka, które przypominają kinezyny w swojej budowie - mitotic-kinesin like protein (MKLP). Tworzą one kompleks z innymi białkami i dopiero utworzenie tego kompleksu uruchamia reorganizację cytoszkieletu podbłonowego i zaciskanie się pierścienia.
Można utworzyć wrzeciono monopolarne (?). Są takie inhibitory, pod wpływem których chromosomy nie odchodzą do dwóch biegunów, tylko do jednego. Przynajmniej w niektórych typach komórki decydującą rolę odgrywa umiejscowienie specyficznych białek w bruzdzie podziałowej. W bruzdzie podziałowej gromadzi się białko ICENP, które jest też w strefie zachodzenia. Przemieszczanie tego białka zachodzi wzdłuż tych astralnych MT, które kotwiczą w rejonie bruzdy.
Włókna s-aktyny muszą się ułożyć równolegle do siebie w takiej odległości, aby mogła wejść jeszcze miozyna. Taka struktura jest zdolna do skurczu. Aby utworzyć bruzdę podziałową, pierścień musi być jeszcze podłączony do błony. W podłączeniu do błony pośredniczy np. anilina (?), talina, cdc14. Uaktywniają się też takie białka towarzyszące aktynie, jak formina czy profilina. Formina inicjuje tworzenie filamentów, a profilina łączy się z G-aktyną i przytrzymuje ją w niespolaryzowanej formie (?). Jeśli są spełnione odpowiednie warunki, profilina może stymulować wymianę ADP na ATP. W momencie tworzenia filamentu dochodzi do podstawienia G-aktyny do drugiej G-aktyny i wymiany ADP na ATP. Miozyna II, która bierze udział w skurczu mieśnia składa się z lekkiej i ciężkiej części. W lekkiej są domeny regulacyjne.
Główną rolę w powstawaniu pierścienia w tym, a nie innym miejscu odgrywają małe białka G należące do rodziny GTPaz, a konkretnie do RhoGTPaz. Jeżeli białko Rho jest zaktywowane, tzn. połączone z GTP, to aktywuje ścieżkę prowadzącą do polimeryzacji aktyny, a konkretnie aktywuje forminę, która inicjuje tą elongację - tworzenie włókna - i umożliwia łączenie się forminy z aktyną G połączoną z profiliną, odłączenie profiliny i wytworzenie łańcucha. Jednocześnie stymuluje również aktywację miozyny dzięki aktywacji specyficznej kinazy Rho. Białko Rho przy przejściu met/anaf, na samym początku anafazy jest zlokalizowane (w stanie aktywnym) właśnie w miejscu przyszłej bruzdy. Być może ma również swój udział w podłączeniu tego wytworzonego pierścienia do błony komórkowej. Białka Rho żeby być aktywne muszą mieć wymienione GDP na GTP. Tylko kiedy jest GTP mają właściwości GTPazowe. Wymiana ta wymaga obecności specyficznego białka, które posiada dwie domeny. Do jednej domeny (w kształcie kieszonki) wpasowuje się białko Rho i tylko w tej kieszonce zachodzi wymiana na GTP. Każdy rodzaj białka Rho posiada inne specyficzne białko. W przypadku cytokinezy, a więc w przypadku organizacji i funkcjonowania pierścienia rolę takiego białka, do którego może się wpasować RhoA odgrywa białko ECT2. Białko ECT2 znajduje się w środkowej części zachodzenia na siebie mikrotubul wrzeciona podziałowego. Żeby stało się ono aktywne, tzn. żeby mogło do niego wejść Rho, musi wejść w reakcje (połączyć się) z mitotycznymi białkami kinezynopodobnymi. Aktywny Rho oddziaływuje z kinazą cyklinianową. Oddziaływanie to jest kluczowe dla oddzielenia się komórek.
W met/anaf u drozofili musi dojść do degradacji cykliny B. Jeżeli nie dojdzie do tej degradacji, czyli Cdk1 będzie cały czas aktywne, to nie ma przemieszczenia AuroryB, profiliny, INCENPu itd., jest zatrzymany wzrost mikrotubul astralnych, nie ma wydłużania wrzeciona i nie ma tworzenia ciałka środkowego. Natomiast jeśli nie dojdzie do degradacji cykliny B3 mniej więcej w połowie anafazy, to nie dojdzie do aktywacji małej GTPazy RhoA oraz ECT2 (?).
Ostatni etap - komórki potomne trzymają się tylko na mostku.
Zaczynają się tworzyć jądra potomne. Na mostku są mikrotubule astralne oraz pęcherzyki endosomalne. Podobnie jak w przypadku cytokinezy roślinnej, transport pęcherzyków jest kluczowy dla rozdzielenia. Jeśli zahamujemy ten transport, zaburzymy rozdzielenie. Na pewno część tych pęcherzyków będzie dostarczać błonę (?).
Pierwszym objawem cytokinezy u Tetrahymeny jest pojawienie się przejaśnienia. W środkowej części komórki są przerwane kinety. Tuż przed przerwaniem ciągłości kinet pojawia się specyficzne białko - p85. Dopiero po jego zakotwiczeniu w błonie komórkowej, dochodzi do przerwania ciągłości kinet. Białko to jest niezbędne do rekrutacji G-aktyny. G-aktyna jest połączona z profiliną i w tej postaci biegnie do środka komórki. Tam G-aktyna łączy się z p85, a profilina wchodzi w reakcję z odpowiednikiem forminy, który jest odpowiedzialny za wydłużanie się i który ułatwia tworzenie łańcucha aktynowego. Następnie pierścień, w skład którego wchodzi miozyna II, jest podłączany do błony przez specyficzne białka i możliwy jest skurcz.
CYTOKINEZA U ROŚLIN
1. Wyznaczenie płaszczyzny podziału
Ma miejsce w fazie G2. Tworzenie pasma preprofazowego zaczyna być widoczne w fazie S. Degradacji pod wpływem MPF ulegają mikrotubule i mikrofilamenty aktynowe. Zadaniem pasma preprofazowego jest wyznaczenie miejsc, w których przegroda pierwotna połączy się ze ścianą i plazmolemmą. Pasmo preprofazowe wyznacza również oś wrzeciona kariokinetycznego.
2. Organizacja wrzeciona cytokinetycznego
Białka kinezynopodobne stabilizują strukturę wrzeciona cytokinetycznego. Początkiem fragmoplastu (wrzeciona cytokinetycznego) są mikrotubule biegunowe wrzeciona kariokinetycznego, które pozostają w strefie pomiędzy dwoma grupami chromosomów potomnych.
Kinezyny bipolarne odpowiadają za ułożenie antyrównoległego układu... (?).
3. Transport pęcherzyków sekrecyjnych
Pęcherzyki pochodzą z glioksysomów. Transport odbywa się wzdłuż mikrotubul. W błony pęcherzyków wbudowane są kompleksy enzymatyczne
4. Tworzenie przegrody pierwotnej
Przegroda pierwotna tworzy cysternę. Wnętrze jest wypełnione kalozą (?).