Le possibili segregazioni in mitosi ed in meiosi

Le possibili segregazioni  in mitosi ed in meiosi

Come sappiamo, dopo la duplicazione del DNA, i cromosomi vanno in G2 e poi in mitosi. Nel primo evento della mitosi sono fondamentali i microtubuli che si attaccano, una volta che si è formato il cinetocore, in modo corretto alle fibre del fuso. Questo legame può avvenire in diversi modi: (1) nell'attacco sintelico: le fibre del fuso non si attaccano ai lati opposti ma centralmente, come se fosse una meiosi, invece,  nell'attacco melotelico, la principale quantità di fibre del fuso si attaccano ad un cromatidio e poche all'altro. Entrambi i tipi non sono regolari, determinano una mal segregazione e risultano instabili. Per questo motivo, esiste un meccanismo, mediato da una chinasi (Aurora B/lpl1 kinase), che controlla appunto l'attacco corretto delle fibre del fuso. Se quest'ultimo risulta alterato, c'è un blocco e un azzeramento dell'attacco delle fibre ad uno dei due cromatidi, in modo che si abbia un attacco monotelico, cioè su un solo cromatidio. Dopo questo evento si ha l'attacco corretto che è anfitelico, ossia da tutte e due i cinetocori, in modo che ci sia un bi-orientamento delle fibre del fuso attaccate ai cromatidi e quindi dei cromatidi stessi. Ci deve essere quindi una tensione a livello della cromatina centromerica che determina un attacco stabile, in poche parole una forza che spinge verso sinistra e un altra verso destra.
I cromatidi, durante questo processo, essendo ancora abbastanza poco addensati vengono mantenuti uniti da una serie di proteine. Ad esempio la topoisomerasi II lega insieme le proteine della coesina  alla fibra di DNA. Nel corso della profase, da quella precoce a quella tardiva, parte della coesina viene degradata quindi i cromatidi risultano più addensati con meno libertà di movimento in quanto  comunque alcuni legami, in cui sono coinvolte sempre le coesine permangono, e solo all'inizio della prometafase avvengono i primi attacchi delle fibre del fuso al cinetocore. A questo punto si possono avere varie errori di legame, ad esempio una fibra invece di andare in direzione opposta e di creare una tensione va nella stessa direzione (quindi ne risulta un non corretto orientamento) e per questo  esistono diversi sistemi di controllo i quali si attuano nell'eliminazione di alcune fibre per determinare un corretto bi-orientamento delle fibre del fuso. Dopo di che i cromosomi si mettono in piastra metafasica, si ha una completa degradazione della coesina, quindi si rompe  il legame coesina-topoisomerasi II-DNA e i cromatidi sono liberi di muoversi. L'ultimo link che si rompe è quello a livello del centromero.
In maniera più dettagliata, si osserva che in profase i due cromatidi fratelli risultano essere legati dal complesso della coesina-topoisomerasi II. Quest'ultimo ha un “modello ad anello” costituito da due proteine, Smc3 e Smc1, e la proteina Scc1 che chiude la coesina (e quindi costituisce l'anello) e fa si che si leghi insieme alla topoisomerasi II per tenere uniti i cromatidi fratelli. A questo punto un complesso costituito dalla proteina securina e da un enzima denominato separasi, viene attivato provocando il taglio nella regione centromerica e in questo modo i cromatidi sono liberi di  migrare ai poli opposti.
Nella meiosi il meccanismo è molto simile anche se vi è una diversità non tanto nella classe di proteine ma nella loro conformazione. Infatti vi è sempre la presenza della coesina però esiste un complesso diverso denominato appunto complesso meiotico della coesina. In questo caso, i cromatidi fratelli sono legati in una zona chiamata chiasma dove vi è ricombinazione tra i due cromosomi omologhi, ossia quello di origine materna e quello di origine paterna (detti anche cromosomi bivalenti o tetradi, ciascuno fatto da due cromatidi). A questo punto, nella prima metafase si vengono a formare i microtubuli e e fibre del fuso si attaccano in modo corretto, attuando una tensione in quanto le molecole di tubulina hanno una carica diversa verso il centromero e verso il polo,  si ha attrazione elettrostatica e vi è repulsione tra le due fibre del fuso. Il complesso securina-separasi è attivato dal complesso APC e la separasi attua il taglio con conseguente distacco solo di alcune coesine, in quanto nella prima anafase meiotica si separano i cromosomi omologhi ma il cromosoma rimane suddiviso nei due cromatidi. Quindi dal punto di vista del DNA i cromosomi sono ancora 2c in quanto ciascun cromosoma è costituito da due molecole di DNA, per questo la divisione meiotica non è ancora completa. Diventerà completa solo nella seconda divisione meiotica quando si ha sempre la formazione delle fibre del fuso, l'attivazione della separasi e la formazione delle cellule germinali con n come numero di cromosomi e c come molecole di DNA.