• Нарушение связи между сестринскими хроматидами позволяет им начать движение к противоположным полюсам
• Движение происходит потому, что тянущие усилия, приложенные к сестринским кинетохорам в митозе, более не противодействуют друг другу
• Элонгация митотического веретена в анафазе увеличивает расстояние между расходящимися хромосомами
• Элонгация веретена происходит за счет расталкивающего усилия, приложенного к микротрубочкам его средней части и тянущей силы, действующей на астральные микротрубочки
После прикрепления к веретену последнего кинетохора и до начала расхождения хроматид наступает лаг-период. В течение этого периода секурин и другие белки деградируют. Начавшийся процесс расхождения хроматид через несколько минут завершается. Обычно сестринские хроматиды начинают расходиться в области центромеры, поскольку там на хромосому действуют силы, направленные к противоположным полюсам. После расхождения в центромерной области, по мере движения к полюсам, продолжается разделение сестринских хроматид.
Фаза митоза, в которой два набора только что разделившихся хромосом расходятся к полюсам, называется анафаза А. Она обозначается так, чтобы ее можно было отличить от анафазы В, когда расходятся сами полюса. Процессы, происходящие в анафазе А и В, представлены на рисунке ниже. Эти процессы не являются различными стадиями анафазы, а представляют собой два независимых и одновременно функционирующих механизма разделения хромосом.
Хотя в начале анафазы хромосомы внезапно начинают движение к полюсам, механизм, генерирующий необходимую силу, при переходе от метафазы к анафазе не включается. Это следует из экспериментов с использованием лазерного луча для разрушения одного кинетохора в хромосоме, ориентированной в двух направлениях и находящейся в прометафазе, задолго до начала разделения хроматид. Освобожденная от связи с одним из полюсов хромосома сразу же начинает движение к другому полюсу, так же как это происходит с анафазными хромосомами.
Таким образом, в движении хромосом к полюсам в анафазе А участвует тот же механизм (или механизмы), который перемещает их к полюсам при образовании веретена и при конгрессии. Во время митоза к кинетохорам постоянно приложены силы, направленные к полюсам. Единственное отличие заключается в том, что силы, действующие на сестринские кинетохоры в анафазе, более не противодействуют друг другу и отныне могут действовать независимо. В результате, как только хроматиды разделились, они сразу начинают расходиться к полюсам. Так же как при движении хромосом на ранних стадиях митоза в клетках позвоночных, это движение к полюсам обеспечивается за счет активности кинетохора и текучести субъединиц микротрубочек.
По мере продвижения двух групп хроматид к полюсам в анафазе А, начинается расхождение самих полюсов. Этот процесс представляет собой элонгацию веретена и происходит в анафазе В. В анафазе В две группы хроматид расходятся еще больше, что обеспечивает образование бороздки деления, по которой позже пройдет разделение цитоплазмы с образованием двух новых клеток между образующимися ядрами.
По мере движения хромосом к полюсам (анафаза А), сами полюса отодвигаются друг от друга (анафаза В),
тем самым увеличивая расхождение между двумя группами хромосом.
Движение полюсов обеспечивается усилием, развивающимся астральными микротрубочками, и за счет белковых моторов в центре веретена.
Эти усилия сдвигают перекрывающиеся микротрубочки по отношению к друг другу.
Обе анафазы — А и В, обеспечивают расхождение двух новых ядер, достаточное для того, чтобы между ними произошло разделение клетки на две.
В клетках некоторых организмов анафаза В начинается только после окончания анафазы А. В то же время у позвоночных и в большинстве других клеток расстояние между полюсами веретена начинает увеличиваться, как только произошло разделение хроматид. Таким образом, в данном случае обе фазы совпадают во времени. Вообще говоря, степень элонгации веретена широко варьирует даже в пределах одной популяции клеток.
В некоторых случаях это связано с формой клеток; так, большая степень элонгации веретена характерна для крупных и продолговатых, чем для мелких округлых клеток.
Как показано на рисунке ниже, в расхождении полюсов в анафазе В участвует несколько механизмов. У многих одноклеточных, например у дрожжей, диатомей и грибов, в процессе участвуют силы, которые генерируются в средней области веретена, между двумя расходящимися группами хромосом. В пределах этой области микротрубочки, отходящие от полюсов, перекрываются, и кинезиновые белки сшивают антипараллельные микротрубочки, расположенные рядом.
При продвижении этих моторных белков к плюс-концам микротрубочек, они, толкая соседние микротрубочки друг относительно друга, сдвигают их в направлении полюса, к которому они прикреплены. В результате происходит элонгация веретена. В это время также начинают расти плюс-концы микротрубочек, расположенных вне перекрывающейся области. Таким образом, поддерживается существование перекрывающейся области. Рост этих микротрубочек определяет степень элонгации всего веретена
Эти расталкивающие силы, так же как и действующие в анафазе А, участвуют и в ранних фазах митоза. Однако, до наступление анафазы им противодействуют другие, которые генерируются на веретене и направлены на сближение полюсов. Эти противоположно направленные силы частично генерируются моторами, направленными к минус-концу микротрубочек, которые также связывают расположенные рядом микротрубочки противоположной полярности. Такие же силы генерируются на биориентированных хромосомах сестринскими кинетохорами, которые постоянно работают, подтягивая полюса к метафазной пластинке. Когда при наступлении анафазы хроматиды полностью разделились, баланс нарушается, поскольку силы, сближающие полюса, ослабевают. В результате между полюсами проявляется расталкивающее усилие, и они расходятся.
Каким образом этот «расталкивающий» механизм участвует в элонгации веретена в клетках позвоночных, точно неизвестно. Дело в том, что в этих клетках минус-концы микротрубочек веретена, не связанные с кинетохорами, открепляются от полюсов, как только они расходятся в анафазе В. Таким образом, к середине анафазы полюса веретена в клетках позвоночных не расталкиваются, а, скорее, оттягиваются.
Соответствующие силы возникают при взаимодействии между астральными микротрубочками веретена, которые в анафазе остаются связанными с полюсами, и динеином цитоплазмы, локализованным на периферии клетки (т. е. в кортексе). Молекулы динеина, заякоренные в кортексе, «наматывают» на себя астральные микротрубочки, подтягивая таким образом полюса.
Кадры видеосъемки, которые позволяют наблюдать,
как хромосомы отходят от метафазной пластинки и расходятся.
Кадры видеосъемки, иллюстрирующие удлинение веретна в анафазе.
Расхождение полюсов веретена при его элонгации в анафазе В обеспечивается двумя механизмами.
Бифункциональные кинезиновые молекулярные моторы в центре веретена (показаны оранжевым цветом) расталкивают микротрубочки противоположной полярности.
В то же время цитоплазматический динеин (показан пурпурным цветом), прикрепленный к клеточному кортексу, тянет астральные микротрубочки.
