מטאפזה

ניתן לחלק את החלוקה הגרעינית (מיטוזה) של תאים של אורגניזמים אוקריוטיים עם שכפול של ה- DNA לארבעה שלבים עיקריים. השלב העיקרי השני נקרא מטאפזה שבמהלכו מתכווצים הכרומוזומים בספירלה ובמיקום במישור המשווה, באותו המרחק לשני הקטבים הנגדיים. סיבי הציר מחוברים לסנטרומרים של הכרומוזומים משני הקטבים.

מהי המטאפזה?

המטאפזה היא השנייה מכלל ארבעה שלבים עיקריים לתוכם ניתן לחלק את חלוקת הגרעין של התאים האוקריוטים, המכונה מיטוזה. במהלך המטאפזה הסידור של הכרומוזומים במישור המכונה או בלוח המטאפזה מה שמכונה הוא מאפיין.

כל כרומוזום בודד מורכב מארבעה כרומטידים, שניים מהם "זהים". הכרומטידים מוחזקים בתחילה יחד על ידי המרכזיות המשותפת שלהם. על הצנטרומרים נוצרים מבני חלבון קטנים אליהם נצמדים סיבי מוטות הציר במטרה למשוך את הכרומטידים האחות לקוטבים הנגדיים. פירוק הכרומטים הוא כבר חלק מהאנאפזה העוקבת אחר המטאפזה.

במהלך המטאפזה נערכים כל ההכנות הנחוצות לניתוק הכרומטים מהצנטרומרים כדי להיות מסוגלים להימשך לקטבים. רק כאשר כל הצנטרומרים מחוברים עם סיבי המוט המקבילים או המיקרו-צינורות, משתחררים קשרי הכרומטים על צנטרומריהם כך שהעקירה שלהם לקטב המתאים מתחילה.

פונקציה ומשימה

בגוף האדם קיים צורך מתמשך בגדילה המבוססת על רביית תאים, העוקבת ברובם בעיקרון של חלוקת תאים. בתאים גרעיניים של אורגניזמים חד-תאיים (איוקריוטות), החלוקה כוללת את חלוקת הציטופלסמה וגרעיני התא שלהם.

שני תאי הבת המיוצרים במהלך חלוקה זהים בתפאורות הכרומוזומים הדיפלואידים שלהם עם "תא האם" בהתאמה, כך שגידול רקמות מסוימות בגוף אינו תיאורטי באופן בלתי מוגבל על בסיס חלוקת תאים לא-מינית, כל עוד תהליך החלוקה אינו מופרע או מסתיים על ידי חומרים המעכבים צמיחה.

תהליך חלוקת התאים קשור גם לתהליך החלוקה הגרעינית, המכונה מיטוזה. בתוך המיטוזה, השני מכלל ארבעה שלבים עיקריים ידוע בשם המטאפזה. זהו קישור חשוב בתהליך חלוקת הליבה. המטאפזה חשובה על מנת למקם את הכרומטידים של מערכת הכרומוזומים הכפולה במישור המשווה או במטאפלט בצורה כזו שניתן יהיה לצייר אותם על ידי החוטים המיקרו-צינוריים בכיוון שני הקטבים באנפזות הבאים.

תפקיד חשוב במיוחד של המטאפזה הוא לבדוק (מחסום) ולפקח על סיבי הציר (מיקרו-צינורות) הנובעים מהקטבים. יש לוודא כי המיקרו-צינורות מחוברים לסנטרומרים "הנכונים". זה מבטיח ששתי קבוצות הכרומוזומים המקובצות בקטבים במהלך האנאפאז שלאחר מכן זהות לחלוטין. ניתן להשיג זאת רק על ידי קבלת כרומטיד של כרומוזום בכל אחד משני הקטבים לאחר חלוקת הגרעין.

אם, למשל, היו נמצאים שני כרומטידים אחים זהים באחד משני הקטבים וחסרים בקוטב השני, הדבר יוביל להפרעות ניכרות עם חוסר האפשרות של צמיחת תאים נוספת או צמיחה לא מסומנת. במקרה של תאי parenchyma, יהיה אובדן של הפונקציונליות הספציפית של התאים.

מחלות ומחלות

מיטוזה מגלמת תהליך מורכב מאוד הכרוך בסיכון לטעויות בשכפול של גדילי ה- DNA והפצת הכרומטידים בשני הקטבים, עם השלכות לעיתים מרחיקות לכת. לדוגמה, התקשרות "לא נכונה" של מיקרו-צינורות לקינטוכוריות של הסנטרומרים יכולה להתרחש לעתים קרובות יחסית. לדוגמה, kinetochores מסוימים יכולים להישאר חופשיים, כלומר לא מחוברים למיקרוטולה, או ששני הכרומטידים מחוברים למיקרו-צינורות של אותו עמוד במרכזם. אחד התפקידים החשובים ביותר של המטאפזה טמון בבדיקת "התקנה" וחיבור מוחלט של המיקרו-צינורות לקינטוקור.

הניתוק של הכרומוזומים באנאפזה בדרך כלל משתחרר רק כאשר הבדיקה של סיבי הציר מצליחה וכל הקינטוצ'ורים מאותתים על החיבור הנכון. המחסום המיטוטי מיושם על ידי קבוצה של חלבונים ייעודיים המדכאים או מזומנים במעבר לאנפילה אם ההדבקה אינה תואמת את ערך המטרה. התהליך דומה במקצת לתחנת בור במירוץ פורמולה 1, כאשר כל ארבעת המתאימים נאלצים לדווח על השלמתם לאחר החלפת גלגלים לפני שנהג הפורמולה 1 יכול להתחיל שוב.

בעיה גדולה יותר נוספת מתעוררת כשנעשות טעויות בשבירת גדילי ה- DNA. זה יכול להוביל לאובדן תפקודם של התאים ולמתיזות מתמשכות, מהירות או איטיות המתקדמות, שכבר אינן מגיבות למעכבי הצמיחה של הגוף עצמו. הגידול הבלתי מעצור מאפיין גידולים שפירים (שפירים) או ממאירים (ממאירים).

בעיות אחרות יכולות לנבוע ממתילציה של DNA. כאשר מפוצלים גדילי ה- DNA, הפעילות של מתיל-טרנספרזות DNA יכולה להביא לתוספת של קבוצות מתיל (-CH3) ל- DNA. התהליך אינו תואם מוטציה של גן במובן הקונבנציונאלי, אך הוא תואם את השינוי האפיגנטי בגן המושפע. "מתילציה של הגן" מובילה בדרך כלל לשינויים הניתנים לזיהוי פנוטיפי אצל האדם הפגוע והיא מועברת לרוב לדור התאים הבא - בדומה לירושה.

לא נחקרה כראוי עד כמה התפתחותם של גידולים שפירים וממאירים ומתילציה של DNA חזרה לתהליכים בתוך המטאפזה.