Las proteínas motoras y otros mecanismos generan las fuerzas que desplazan los cromosomas en los microtúbulos del huso mitótico. Son principalmente tres:
1. La primera fuerza estira del cinetocoro y de su cromosoma asociado a través del microtúbulo cinetocórico hacia el polo del huso. Esta fuerza se produce por la despolimerización en el extremo más del microtúbulo de algún modo genera una fuerza que tira del cinetocoro hacia los polos. Esta fuerza tira de los cromosomas durante la prometafase y la metafase y es importante para trasladar las cromátidas hermanas hacia los polos después de que se hayan separado en la anafase. No requiere energía en forma de ATP.
2. La segunda fuerza la proporciona el flujo de microtúbulos, mediante la cual los propios microtúbulos se desplazan hacia los polos del huso y se despolimerizan en sus
extremos menos. Hasta el inicio de la anafase, adición de nuevas unidades de tubulina en el extremo más de un microtúbulo compensa la pérdida de subunidades de tubulina en el extremo menos. Esto genera una fuerza de tensión en el cinetocoro y se produce el desplazamiento de las cromátidas hermanas hacia los polos.
3. La tercera fuerza es la fuerza polar de expulsión o eyección polar. Las proteínas quinesina-4 y 10 se dirigen hacia el extremo más de los brazos de los cromosomas, interactúan con los microtúbulos interpolares y transportan los cromosomas lejos de los polos del huso. Esta fuerza es en particular importante en la prometafase y en la metafase.
METAFASE
En la metafase, la cromatina está en el estado de máxima condensación. Los cromosomas se alinean en el ecuador del huso, a mitad de camino entre los polos del huso. Los microtúbulos cinetocóricos unen las cromátidas hermanas a los polos opuestos del huso.
151
ANAFASE
En anafase, el cinetocoro se divide longitudinalmente y se separan las 2 cromátidas hermanas por despolimerización de los microtúbulos cinetocóricos. Así se inicia el desplazamiento de las cromátidas hermanas hacia los polos opuestos.
Lo primero que ocurre [si todos los cinetocoros están unidos a microtúbulos cinetocóricos] se va a activar APC [primero parcialmente por el complejo ciclina B/Cdk1 (complejo M-Cdk) y después por la unión a la proteína cdc20]. Como consecuencia de la activación de APC se empiezan a poliubiquitinar proteínas, entre ellas la securina. La securina al poliubiquitinarse se degrada en los proteosomas y se libera una enzima proteolítica que degrada las cohesinas: la separasa.
Además, el APC/C promueve la degradación de las ciclinas S y M, provocando la inactivación de la mayor parte de la actividad de la Cdk en anafase.
Cuando se degradan las cohesinas tiene lugar la abrupta y sincrónica separación de las cromátidas hermanas. Se van separando moviéndose hacia polos opuestos.
152
PUNTO M (PUNTO DE CONTROL DE ENSAMBLAJE DEL HUSO)
Este punto de control asegura que las células no entren en anafase hasta que todos los cromosomas estén correctamente biorientados en el huso mitótico.
Cualquier cinetocoro que no esté correctamente unido al huso emite una señal inhibidora que impide la activación del APC/C-Cdk20, bloqueando así la transición de la metafase a la anafase. Sólo se levanta este bloqueo cuando el último cinetocoro está unido de forma correcta permitiendo que se produzca la separación de las cromátidas hermanas.
SEGREGACIÓN CROMOSÓMICA
La anafase es una fase de la mitosis que se subdivide en subfases: anafase temprana o anafase A y una anafase tardía o anafase B.
En la ANAFASE A, la separación de las cromátidas hermanas se van a empezar a producir por el acortamiento (disminución en longitud) de los microtúbulos cinetocóricos.
En la ANAFASE B, los polos del huso mitótico se van a distanciar todavía más de lo que ya están separados. Esa separación se consigue gracias a los microtúbulos del áster que se unen al córtex celular y mediante la acción de kinesinas y de dinéinas van a permitir ese mayor distanciamiento de los polos. Este mayor distanciamiento contribuye a separar también las cromátidas hermanas.
En la anafase, como consecuencia de esta mayor separación de los polos del huso mitótico se va a alargar la célula.
153
TELOFASE
Durante la telofase, las dos dotaciones de cromosomas hijos llegan a los polos del huso y se descondensan. Se reorganiza una nueva envoltura nuclear alrededor de cada dotación cromosómica, lo que completa la formación de los dos núcleos y marca el final de la mitosis. Se forma el surco ecuatorial. La división del citoplasma empieza con la contracción del anillo contráctil.
Esta descondensación se consigue porque los complejos ciclina B/Cdk1 desaparecen y dejan de actuar. Las condensinas se desfosforilan.
Se vuelve a formar la envoltura nuclear porque se desfosforilan las láminas, las nucleoporinas y las proteínas de la membrana nuclear interna. Una vez que se forma la envoltura nuclear a través de los complejos de los poros nucleares empieza a haber transporte y como consecuencia de eso se reinicia la transcripción, lo cual está asociado a la desfoforilación de las ARN polimerasas.
Comienza a formarse el anillo contráctil porque se desfosforilan las cadenas ligeras de la miosina II que van a permitir el contacto de los filamentos de actina con los filamentos de miosina, pero no se forma por completo.
CITOCINESIS
El proceso de citocinesis es el proceso de división del citoplasma que sigue a la mitosis, por lo que no es una fase de la misma. En la citocinesis se termina de formar el anillo
154 contráctil.
Está formada por cuatro fases: iniciación, contracción, inserción de membranas y finalización.
Cuando las cromátidas hermanas se separan en la anafase, la actina y la miosina II se empiezan a acumular en el anillo contráctil en formación, el cual también contiene otras proteínas que colaboran en el ensamblaje del anillo.
Como otras GTPasas de la familia Rho, RhoA se activa por una proteína RhoGEF y se inactiva por una proteína RhoGAP. La forma activa de RhoA unida a GtTP se concentra en el futuro lugar de segmentación. Mediante la unión a las forminas, la forma activa de RhoA estimula el ensamblaje de los filamentos de actina en el anillo contráctil. Mediante la activación de proteínas quinasas activadas por Rho estimula la formación y la actividad de los filamentos de miosina II, induciendo así la contracción del anillo.
CARACTERÍSTICAS
La citocinesis comienza en un momento adecuado que es justo después de la segregación nuclear.
Se produce en un sitio correcto y concreto que tiene que ser entre los 2 grupos de cromátidas.
La citocinesis depende:
Huso mitótico: envía señales en anafase que determinan la posición del anillo contráctil.
Defosforilación de sustratos de Cdks que depende de la destrucción de ciclinas en metafase y anafase.
La citocinesis permite que los orgánulos membranosos se distribuyan entre las dos células hijas.
También hay divisiones asimétricas en las que las dos células hijas tienen diferente tamaño y, en ese caso, el anillo contráctil estará formado en otra zona que no es la zona media. Cuando la citocinesis no sigue a la mitosis se forman células polinucleadas (como sincitios, megacariocitos, hepatocitos y células del músculo cardíaco).
155 La muerte celular desempeña una parte
esencial en el desarrollo de los vegetales y de los animales. En un humano adulto sano, cada hora mueren miles de millones de células en la médula ósea y en el intestino. Nuestros tejidos no se reducen porque existe un equilibrio entre la muerte celular y la proliferación celular.
En la mayoría de las células la muerte celular tiene lugar por un proceso normal de muerte celular programada: apoptosis.
Aunque también puede ocurrir una muerte celular accidental por un daño agudo: necrosis.
NECROSIS
Es un proceso patológico y pasivo. Este proceso de necrosis, comienza cuando una célula sufre de manera repentina un daño agudo.
Esto altera la permeabilidad de la membrana plasmática. Como consecuencia, se produce una entrada masiva de iones al interior de la célula, que suelen ser iones calcio. Esa entrada masiva de iones va acompañada de una entrada masiva de agua. La entrada masiva de agua va a producir un aumento del volumen celular; este es un proceso denominado tumefacción. La entrada de agua, también provoca un aumento del volumen de las mitocondrias y el RE, entre otros. Entre estos orgánulos se encuentran también los lisosomas, pero los lisosomas al aumentar de volumen se lisan (estallan) y como consecuencia liberan su contenido enzimático al citoplasma. Se produce una agregación de la cromatina. Al continuar el proceso, aquellos orgánulos que han aumentado de tamaño terminan por fragmentarse: se fragmenta el orgánulo, se fragmenta la envoltura nuclear y finalmente se produce la ruptura de la membrana plasmática, es decir, se produce la lisis celular (la célula estalla). El contenido celular se libera al medio extracelular. Esto contenido que ha quedado libre va a alterar la funcionalidad de las células que hay alrededor, y la funcionalidad de estas células que hay alrededor, también se ve alterada por la respuesta inflamatoria asociada al proceso de necrosis. Esto implica la llegada a la zona donde se está produciendo la necrosis de células fagocíticas que van a fagocitar las células que se mueren, y mientras fagocitan van a liberar toda una serie de moléculas que son las que van a alterar la funcionalidad de las células sanas fagocíticas.