Mitotisk cellavrundning

Cellformen förändras som en funktion av mitotisk fas . Visat är ett exempel på en HeLa-cell odlad på en glasyta. För visualisering av DNA och tilldelning av mitotisk fas , uttrycker cellen Histon H2B - GFP för att ge fluorescerande märkning av kromosomer . Transmitterat ljus ( DIC ), fluorescens ( GFP ) och sammanslagna bilder visas var 4:e minut när cellen övergår från G2-fas genom mitos till telofas / G1-fas .

Mitotisk cellavrundning är en formförändring som sker i de flesta djurceller som genomgår mitos . Celler överger den spridda eller långsträckta formen som är karakteristisk för interfas och drar ihop sig till en sfärisk morfologi under mitos. Fenomenet ses både i konstgjorda kulturer in vitro och naturligt bildande vävnad in vivo .

Tidiga observationer

År 1935 beskrev en av de första publicerade redogörelserna för mitotisk avrundning i levande vävnad cellavrundning i det pseudostratifierade epitelet i neuralröret hos däggdjur . Sauer märkte att celler i mitos rundades upp till den apikala , eller luminala, ytan av det kolumnära epitelet innan de delade sig och återgick till sin långsträckta morfologi .

Betydelse

Länge var det inte klart varför cellerna blev runda i mitos. Nyligen genomförda studier i epitel och epidermis hos olika organismer visar emellertid att mitotisk cellavrundning kan fylla flera viktiga funktioner.

  • För det första verkar mitotisk cellavrundning i kombination med underhåll av apikala cell-cell-övergångar vara nödvändiga för korrekt mitotisk spindelinriktning, så att dotterceller delar sig parallellt med vävnadsplanet och därmed delar apikala yta för att upprätthålla vävnadshomeostas. Om detta inte uppnås kan det leda till fellokalisering av en dottercell till basalregionen på vävnadslagret och clearance via apoptotisk celldöd.
  • För det andra har mitotisk avrundning föreslagits vara en drivkraft för morfologiska händelser under vävnadsutveckling. Exempel inkluderar epitelial invagination av Drosophila melanogaster trakeal placode och den anisotropa formen och tillväxten av innerörats lumen hos zebrafisk .
  • För det tredje har mitotisk avrundning visat sig vara viktig för att generera tillräckligt med utrymme och lämplig geometri för korrekt mitotisk spindelfunktion, vilket är nödvändigt för snabb och korrekt progression genom mitos.

Sålunda är mitotisk cellavrundning involverad i vävnadsorganisation och homeostas.

Mekanismer

För att förstå de fysiska mekanismerna för hur celler rundas upp i mitos, har forskare utfört mekaniska mätningar med odlade celler in vitro . De krafter som driver cellavrundning har nyligen karakteriserats av forskare från grupperna av professorerna Tony Hyman och Daniel Muller , som använde platta atomkraftsmikroskopiska fribärare för att begränsa mitotiska celler och mäta svarskraften. Mer än 90 % av krafterna genereras av den kollektiva aktiviteten av myosin II molekylära motorer i aktincortex. Som ett resultat ytspänningen och den effektiva styvheten hos aktinbarken, vilket konsekvent har observerats i mitotiska celler. Detta ger i sin tur en ökning av det intracellulära hydrostatiska trycket på grund av Laplacelagen , som relaterar ytspänningen hos en vätskegränsyta till det differentialtryck som upprätthålls över den gränsytan. Ökningen av det hydrostatiska trycket är viktigt eftersom det producerar den utåtriktade kraften som krävs för att trycka och runda upp mot externa föremål eller hinder, såsom flexibel cantilever , mjuk gel eller mikropelare ( in vitro- exempel), eller omgivande extracellulär matris och närliggande celler ( in vivo exempel). I HeLa-celler in vitro är kraften som genereras av en halvdeformerad mitotisk cell i storleksordningen 50 till 100 nano newton . Det interna hydrostatiska trycket har uppmätts öka från under 100 pascal i interfas till 3 till 10 gånger det i mitos.

I liknande experiment in vitro fann man att de tröskelkrafter som krävs för att förhindra mitos är över 100 nN. Vid tröskelkrafter lider cellen av en förlust av kortikal F-aktin-likformighet, vilket ytterligare förstärker känsligheten för applicerad kraft. Dessa effekter potentierar förvrängning av celldimensioner och efterföljande störning av mitotisk progression via spindeldefekter.

Frigöring av stabila fokala vidhäftningar är en annan viktig aspekt av mitotisk avrundning. Celler som är genetiskt störda för att manifestera konstitutivt aktiva adhesionsregulatorer är oförmögna att omforma sina fokala adhesioner korrekt och underlätta genereringen av en enhetlig aktomyosincortex. Sammantaget är de biokemiska händelserna som styr de morfologiska och mekaniska förändringarna i mitotiska celler orkestrerade av den mitotiska masterregulatorn Cdk1 .

Förutom actomyosin-relaterade gener har flera sjukdomsgener nyligen varit inblandade i mitotisk cellavrundning. Dessa inkluderar Parkinsons sjukdom associerad DJ-1 /Park7 och FAM134A/RETREG2.


externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Mitotic_cell_rounding&oldid=1138967371 "