Fuso mitótico: estrutura, formação, função e evolução

O fuso mitótico ou acromático, também conhecido como mecanismo mitótico, é uma estrutura celular composta por microtúbulos de natureza proteica formados durante a divisão celular (mitose e meiose).

O termo acromático se refere à não coloração com os corantes orceína A ou B. O fuso participa da distribuição equitativa do material genético entre as duas células filhas, resultante da divisão celular.

Fuso mitótico: estrutura, formação, função e evolução 1

Figura 1. Resumo do processo de separação das cromátides irmãs pelo fuso acromático ou mitótico. Fonte: Por Silvia3 [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) ou CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], da Wikimedia Commons

A divisão celular é o processo pelo qual os dois gametas são gerados, que são células meióticas, e as células somáticas necessárias para o crescimento e desenvolvimento de um organismo a partir do zigoto.

A transição entre duas divisões consecutivas constitui o ciclo celular, cuja duração varia amplamente de acordo com o tipo de célula e os estímulos aos quais está exposta.

Durante a mitose de uma célula eucariótica (uma célula que possui um núcleo verdadeiro e organelas delimitadas por membrana), ocorrem várias fases: fase S, prófase, prometofase, metáfase, anáfase, telófase e interface.

Inicialmente, os cromossomos se condensam, formando dois filamentos idênticos, chamados cromatídeos. Cada cromatídeo contém uma das duas moléculas de DNA geradas anteriormente, ligadas entre si por uma região chamada centrômero, que desempenha um papel fundamental no processo de migração para os polos antes da divisão celular.

A divisão mitótica ocorre ao longo da vida de um organismo. Estima-se que, durante a vida humana, ocorram cerca de 10 17 divisões celulares no corpo . A divisão meiótica ocorre em células produtoras de gametas, ou células sexuais.

Estrutura e treinamento

Relação com o citoesqueleto

O fuso acromático é considerado um sistema longitudinal de microfibrilas proteicas ou microtúbulos celulares. É formado no momento da divisão celular, entre centrômeros cromossômicos e centrossomas nos pólos celulares, e está relacionado à migração de cromossomos para gerar células filhas com a mesma quantidade de informação genética.

O centrossoma é a região onde os microtúbulos se originam do fuso acromático e do citoesqueleto. Esses microtúbulos do fuso são feitos de dímeros de tubulina emprestados do citoesqueleto.

No início da mitose, a rede microtubular do citoesqueleto celular é desarticulada e o fuso acromático é formado. Após a divisão celular, o fuso é desmontado e a rede de microtúbulos do citoesqueleto é reorganizada, retornando a célula à sua condição de repouso.

É importante diferenciar que existem três tipos de microtúbulos no aparelho mitótico: dois tipos de microtúbulos com fuso (microtúbulos cinetocore e polares) e um tipo de microtúbulo aster (microtúbulos astrais).

A simetria bilateral do fuso acromático é devida a interações que mantêm suas duas metades unidas. Essas interações são: laterais, entre as extremidades positivas sobrepostas dos microtúbulos polares; ou são interações terminais entre os microtúbulos dos cinetocoros e os cinetocoros das cromátides irmãs.

Ciclo celular e fuso acromático: fase S, prófase, prometofase, metáfase, anáfase, telófase e interface.

A replicação do DNA ocorre durante a fase S do ciclo celular, depois ocorre a migração da prófase dos centrossomas para pólos opostos da célula e os cromossomos também se condensam.

Prometaphase

Na fase prometofásica, ocorre a formação de maquinaria mitótica, graças à montagem dos microtúbulos e sua penetração no núcleo. As cromátides irmãs unidas pelos centrômeros são geradas e estas, por sua vez, se ligam aos microtúbulos.

Metáfase

Durante a metáfase, os cromossomos se alinham no plano celular equatorial. O fuso é organizado em um fuso mitótico central e em um par de ásteres.

Cada áster é constituído por microtúbulos em forma de estrela que se estendem dos centrossomas ao córtex celular. Esses microtúbulos astrais não interagem com os cromossomos.

Diz-se então que o áster irradia do centrossomo para o córtex celular e participa tanto na localização de todo o aparelho mitótico quanto na determinação do plano de divisão celular durante a citocinese.

Anáfase

Posteriormente, durante a anáfase, os microtúbulos do fuso acromático são ancorados por um final positivo aos cromossomos através de seus cinetocromos e por um final negativo a um centrossoma.

A separação das cromátides irmãs ocorre em cromossomos independentes. Cada cromossomo anexado a um microtúbulo de cinetocoro se move em direção a um polo celular. Simultaneamente, ocorre a separação dos polos celulares.

Telófase e citocinese

Finalmente, durante a telófase e a citocinese, as membranas nucleares ao redor dos núcleos infantis se formam e os cromossomos perdem sua aparência condensada.

O fuso mitótico desaparece quando os microtúbulos são despolimerizados e a divisão celular ocorre na interface.

Mecanismo de migração cromossômica

O mecanismo envolvido na migração dos cromossomos em direção aos polos e a subsequente separação dos polos um do outro não é exatamente conhecido; Sabe-se que as interações entre o cinocócoro e o microtúbulo do fuso anexado a ele estão envolvidas nesse processo.

Enquanto cada cromossomo migra para o polo correspondente, ocorre despolimerização do microtúbulo anexado ou do ceto-microtúbulo. Acredita-se que essa despolimerização possa gerar o movimento passivo do cromossomo anexado ao microtúbulo do fuso.

Acredita-se também que possa haver outras proteínas motoras associadas ao cinetocoro, nas quais a energia da hidrólise do ATP seria aproveitada.

E sta servem para impulsionar a migração cromossomo energia ao longo dos microtúbulos à sua extremidade assim – chamado de “menos” onde o centrossoma é.

Em uníssono, a despolimerização da extremidade do microtúbulo que une o cinetocoro, ou extremidade “mais”, também pode contribuir para o movimento do cromossomo.

Função

O fuso acromático ou mitótico é uma estrutura celular que cumpre a função de ancorar os cromossomos através de seus cinetocores, alinhando-os com o equador celular e, finalmente, direcionando a migração das cromátides para os pólos opostos da célula antes de sua divisão, permitindo a distribuição Material genético equitativo entre as duas células filhas resultantes.

Se ocorrerem erros nesse processo, é gerada a falta ou excesso de cromossomos, o que se traduz em padrões anormais de desenvolvimento (a ocorrer durante a embriogênese) e várias patologias (a ocorrer após o nascimento do indivíduo).

Outras funções para verificar

Há evidências de que os microtúbulos do fuso acromático participam na determinação da localização das estruturas responsáveis ​​pela divisão citoplasmática.

A principal evidência é que a partição celular ocorre sempre na linha média do eixo, onde as fibras polares se sobrepõem.

Evolução do mecanismo

Evolutivamente, foi selecionado como um mecanismo muito redundante, no qual cada etapa é realizada pelas proteínas motoras dos microtúbulos.

Acredita-se que a aquisição evolutiva dos microtúbulos se deva a um processo de endossimbiose, no qual uma célula eucariótica absorveu do meio uma célula procariótica que apresenta essas estruturas acromáticas do fuso. Tudo isso poderia ter acontecido antes do início da mitose.

Esta hipótese afirma que as estruturas proteicas microtubulares poderiam originalmente ter cumprido uma função de propulsão. Então, ao se tornar parte de um novo organismo, os microtúbulos constituiriam o citoesqueleto e, posteriormente, a maquinaria mitótica.

Na história evolutiva, houve variações no esquema básico da divisão celular eucariótica. A divisão celular representou apenas algumas fases do ciclo celular, que é um processo importante.

Referências

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  2. Friedmann, T., Dunlap, JC e Goodwin, SF (2016). Avanços na genética. Primeira edição Elsevier Academic Press. pp 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
  3. Hartwell, L., Goldberg, ML, Fischer, J. e Hood, L. (2017). Genética: dos genes aos genomas. Sexta edição McGraw-Hill pp 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
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  5. Yu, H. (2017). Genética de Comunicação: Visualizações e Representações. Palgrave Macmillan UK. Primeira Edição ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4

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