Jadrové delenie (mitóza) buniek eukaryotických organizmov s replikáciou DNA možno rozdeliť do štyroch hlavných fáz. Druhá hlavná fáza sa nazýva metafáza, počas ktorej chromozómy sťahujú sa v špirálovitom vzore a umiestňujú sa do rovníkovej roviny v približne rovnakej vzdialenosti od oboch protiľahlých pólov. Vlákna vretena vychádzajúce z oboch pólov sú spojené s centromérami chromozómy.
Čo je metafáza?
Metafáza je druhou zo štyroch hlavných fáz, na ktoré možno rozdeliť jadrové rozdelenie eukaryotických buniek, nazývané mitóza. Počas metafázy usporiadanie chromozómy v takzvanej rovníkovej rovine alebo metafázovej doske je charakteristická. Každý jednotlivý chromozóm pozostáva zo štyroch chromatidov, z ktorých dva majú „identickú konštrukciu“. Chromatidy sú spočiatku stále držané pohromade pomocou svojej spoločnej centroméry. Na centromérach, ku ktorým sa pripájajú vlákna vretenových pólov, sa vytvárajú malé proteínové štruktúry, aby sa sesterské chromatidy pritiahli k príslušným opačným pólom. Oddelenie chromatidov už patrí anafáze, ktorá nasleduje po metafáze. Počas metafázy prebiehajú všetky prípravy potrebné na odpojenie chromatidov od centromér, aby sa mohli vytiahnuť k pólom. Iba vtedy, keď sú všetky centroméry pripojené k zodpovedajúcim pólovým vláknam alebo mikrotubulom, dôjde k uvoľneniu väzieb chromatidov v ich centromere, aby sa mohol začať ich transport k príslušnému pólu.
Funkcia a úloha
V ľudskom tele pretrváva potreba rastu založeného na bunkovej proliferácii, ktorá sa obvykle riadi princípom bunkového delenia. V jadrových bunkách jednobunkových a mnohobunkových organizmov (eukaryotov) zahŕňajú rozdelenia rozdelenie cytoplazmy a ich jadier. Dve dcérske bunky pochádzajúce z rozdelenia sú vo svojich súboroch diploidných chromozómov tiež identické s príslušnou „materskou bunkou“, takže rast určitých tkanív v tele na základe nesexuálneho delenia je teoreticky neobmedzený, za predpokladu proces delenia nie je prerušený alebo ukončený látkami inhibujúcimi rast. S procesom delenia buniek je tiež spojený proces jadrového delenia známy ako mitóza. V rámci mitózy sa druhá z celkovo štyroch hlavných fáz nazýva metafáza. Je to dôležitý reťazový článok v procese jadrového delenia. Metafáza je dôležitá na umiestnenie chromatidov dvojitej sady chromozómov do rovníkovej roviny alebo metaplátu takým spôsobom, že môžu byť mikrotubulárnymi vláknami v nasledujúcej anafáze vytiahnuté k dvom pólom. Obzvlášť dôležitou funkciou metafázy je skontrolovať (kontrolný bod) a monitorovať vlákna vretena (mikrotubuly) vystupujúce z pólov. Musí sa zabezpečiť, aby boli mikrotubuly vždy spojené so „správnym“ centromérom. To zaisťuje, že dve sady chromozómov zoskupujúcich sa na póloch počas nasledujúcej anafázy sú absolútne identické. To sa dá dosiahnuť iba tak, že po uskutočnení jadrového rozdelenia bude mať jeden chromatid chromozómu na každom z dvoch pólov. Keby boli napríklad dve identické sesterské chromatidy umiestnené na jednom z dvoch pólov a chýbali by na druhom póle, došlo by k značným poruchám s nemožnosťou ďalšieho rastu buniek alebo neobmedzeného rastu. V prípade parenchymálnych buniek by došlo k strate špecifickej funkčnej kapacity buniek.
Choroby a poruchy
Mitóza predstavuje veľmi zložitý proces, ktorý v rámci replikácie reťazcov DNA a DNA distribúcia chromatidov na dva póly, nesie riziko chýb s niekedy ďalekosiahlymi následkami. Pomerne často sa napríklad môže vyskytnúť „nesprávne“ pripojenie mikrotubulov k kinetochórom centromér. Napríklad určité kinetochóry môžu zostať voľné, tj nie sú spojené s mikrotubulom, alebo môžu byť obidve chromatidy spojené v ich centroméroch s mikrotubulmi rovnakého pólu. Pri kontrole „správneho“ a úplného pripojenia mikrotubulov k kinetochórom spočíva jedna z najdôležitejších funkcií metafázy. Chromozómy v anafáze sa zvyčajne neuvoľňujú, kým nie je úspešná kontrola vlákien vretena a všetky kinetochóry signalizujú správne pripojenie. Mitotický kontrolný bod je realizovaný skupinou špecializovaných proteíny ktoré potláčajú prechod na anafázu alebo hotovosť, ak adhézia nezodpovedá nastavenej hodnote. Tento proces je do istej miery porovnateľný s zastávkou v boxoch pri pretekoch formuly 1, keď musia všetci štyria mechanici hlásiť úplné zastavenie po zmene volantu, aby mohol jazdec formuly 1 opäť vzlietnuť. Ďalším závažným problémom nastáva, keď sa vyskytnú chyby počas štiepenia reťazcov DNA. Toto môže viesť na stratu funkcie buniek a na kontinuálne rýchle alebo pomalé ďalšie mitózy, ktoré už nereagujú na inhibítory endogénneho rastu. Neinhibovaný rast charakterizuje benígne (benígne) alebo malígne (malígne) nádory. Ďalšie problémy môžu vzniknúť pri metylácii DNA. Počas štiepenia reťazcov DNA môže aktivita DNA metyltransferáz byť viesť k pridaniu metylových skupín (-CH3) k DNA. Proces nezodpovedá a gen mutácia v konvenčnom zmysle, ale zodpovedá epigenetickej zmene postihnutého génu. „gen metylácia “zvyčajne vedie k fenotypicky rozpoznateľným zmenám u postihnutého jedinca a zvyčajne sa prenáša na ďalšie bunkové generácie - podobne ako dedičstvo. Rozsah, v akom možno vývoj benígnych a malígnych nádorov a metyláciu DNA pripísať procesom v metafáze, nebol dostatočne preskúmaný.
