WikiDer > Амитоз

Amitosis

Амитоз (а- + митоз), также называемый «кариостенозом» или прямым делением клеток или бинарным делением. Это пролиферация клеток, которая не происходит митоз, механизм, обычно определяемый как важный для деление клеток в эукариоты. Полиплоидный макронуклеус, обнаруженный в инфузории делится амитотически. В то время как нормальный митоз приводит к точному разделению родительских аллелей, амитоз приводит к случайному распределению родительских аллелей. аллели. Уровни плоидности> 1000 у некоторых видов означают, что оба родительских аллеля могут сохраняться в течение многих поколений, в то время как виды с меньшим количеством каждой хромосомы будут иметь тенденцию становиться гомозиготными по одному или другому родительскому аллелю в результате процесса, известного как фенотипический или аллельный ассортимент.

Это не связано с максимальной конденсацией хроматина в хромосомы, наблюдаемой с помощью световой микроскопии, поскольку они выстраиваются парами вдоль метафазной пластинки. Он не предполагает, что эти парные структуры тянутся в противоположных направлениях митотическим веретеном с образованием дочерних клеток. Скорее, он влияет на ядерную пролиферацию без участия хромосом, что беспокоит клеточных биологов, которые полагаются на митотическую фигуру как на подтверждение того, что хроматин равномерно распределяется в дочерних клетках. Феномен амитоза, хотя и считается, что он встречается у инфузорий, по-прежнему вызывает скептицизм по поводу его роли в пролиферации клеток млекопитающих, возможно, потому, что ему не хватает обнадеживающей иконографии митоза. Конечно, относительно недавнее открытие варианты числа копий (CNV) в клетках млекопитающих внутри органа[1] значительно бросает вызов старому предположению, что каждая клетка в организме должна унаследовать точную копию родительского генома, чтобы быть функциональной. В отличие от CNV, возникающих в результате неправильного митоза, некоторые из этих изменений могут быть результатом амитоза и могут быть как желательными, так и необходимыми. Кроме того, следует помнить, что инфузории обладают механизмом регулирования числа копий отдельных генов во время амитоза макронуклеуса.[2]

Несмотря на то, что с момента его описания прошло более века Вальтер Флемминг (более известный для описания митоза) и другие[3] (Child, 1907) этому процессу не уделялось особого внимания. Использование «митоз в клетках млекопитающих» в качестве поискового запроса в базе данных Medline вызывает более 10 000 исследований, посвященных митозу, тогда как «амитоз в клетках млекопитающих» извлекает названия менее чем 50 статей. Неудивительно, что это отсутствие данных привело многих ученых к выводу, что амитоза не существует или он минимально важен - если какие-либо средства распространения могут считаться «минимально важными», пока война с раком еще не выиграна.

Соответственно, и несмотря на то, что они очень вышли из моды, в последние два-три десятилетия наблюдается возрождение интереса к роли амитоза в пролиферации млекопитающих. Обзор полученной литературы не только подтверждает участие амитоза в пролиферации клеток, но также исследует существование более чем одного амитотического механизма, способного продуцировать «ядра потомства» без участия «митотических хромосом». Одна из форм амитоза включает деление ядра на две части без участия хромосом, и сообщалось о ней в плацентарной ткани, а также в клетках, выращенных из этой ткани у крыс.[4] в трофобластах человека,[5] и в трофобластах мыши.[6] Об амитозе в результате деления также сообщалось в клетках печени млекопитающих.[7] и клетки надпочечников человека.[8] Чен и Ван [9] не только сообщил об амитозе в печени крысы, но также представил механизм четырехэтапного амитотического процесса, при котором нити хроматина воспроизводятся и равномерно распределяются по дочерним клеткам по мере того, как ядро ​​разделяется на две части.

Дополнительные примеры немитотической пролиферации и важное понимание основных механизмов стали результатом обширной работы с полиплоид клетки. Такие клетки, о существовании которых давно известно, когда-то считались просто аномальными. Накопление исследований, в том числе в печени[10] теперь предполагает, что клетки, содержащие несколько копий генома, играют важную роль в способности клетки адаптироваться к окружающей среде. Несколько десятилетий исследований показали, что полиплоидные клетки часто «редуцируются» до диплоидных клеток в результате амитоза (Zybina et al.). Например, было показано, что встречающиеся в природе полиплоидные плацентарные клетки способны продуцировать ядра с диплоидными или почти диплоидными комплементами ДНК. Кроме того, Зыбина и ее коллеги[11] продемонстрировали, что такие ядра, происходящие из полиплоидных плацентарных клеток, получают одну или несколько копий микроскопически идентифицируемой области хроматина, демонстрируя, что даже без обнадеживающей иконографии идентичных хромосом, распределенных в «идентичные» дочерние клетки, этот конкретный амитотический процесс приводит к репрезентативной передаче хроматина. Изучая полиплоидные трофобласты крыс, эта исследовательская группа показала, что ядерная оболочка гигантского ядра участвует в этом подразделении высокополиплоидного ядра на ядра с низкой плоидностью.[12] Полиплоидные клетки также находятся в центре экспериментов по определению того, как некоторые клетки могут выжить при химиотерапии. Эренпрейза и его коллеги показали, что после обработки культивируемых клеток химическими веществами, ингибирующими митоз (аналогично тому, что используется в некоторых химиотерапевтических препаратах), небольшая популяция индуцированных полиплоидных клеток выживает. В конце концов, эта популяция может дать начало «нормальным» диплоидным клеткам за счет образования букетов полиплоидного хроматина, которые возвращаются в интерфазное состояние и разделяются на несколько вторичных ядер.[13] Интригующие явления, включая контролируемую аутофагическую деградацию некоторых ДНК, а также образование листов, ограниченных ядерной оболочкой.[14] сопровождает процесс.[15] Поскольку ни одна из этих деполиплоидизации не затрагивает митотические хромосомы, они соответствуют широкому определению амитоза.

Имеются также многочисленные сообщения об амитозе, возникающем при прорастании ядер через плазматическую мембрану полиплоидной клетки. Было показано, что такой процесс происходит в амниотических клетках, трансформированных вирусом.[16] а также в линиях фибробластов эмбрионов мыши, подвергшихся действию канцерогенов.[17] Подобный процесс, называемый экструзией, был описан для трофобластов норки, ткани, в которой также наблюдается деление.[18] Асимметричное деление клеток также был описан в полиплоидных гигантских раковых клетках и низкоэукариотических клетках и, как сообщается, возникает в результате амитотических процессов расщепления, почкования или механизмов взрыва.[19] Точно так же в монослоях эндометриальных клеток Исикавы были описаны два разных вида амитоза (Флеминг, 2014)

Пример амитоза, особенно подходящий для образования множественных дифференцированных ядер за достаточно короткий период времени, был показан во время дифференциации содержащих жидкость полушарий, называемых куполами, от прикрепленных клеток монослоя эндометрия Исикавы в течение приблизительно 20-часового периода. (Флеминг 1995; Флеминг, 1999) Агрегаты ядер из монослойных синцитий окутываются митохондриальными мембранами, образуя структуры (митонуклеоны), которые становятся повышенными в результате образования вакуолей в течение первых 6 часов дифференцировки (Флеминг 1998; Флеминг, 2015а). В течение следующих 4 или 5 часов хроматин из этих агрегированных ядер становится все более пикнотическим, в конечном итоге подвергаясь кариолизис и кариорексис в возведенных сейчас домовых структурах (Флеминг, 2015b). В других системах такие изменения сопровождают апоптоз но не в дифференцирующихся клетках Исикавы, где процессы, по-видимому, сопровождают изменения в ДНК, необходимые для вновь созданных дифференцированных купольных клеток. Наконец, филаменты хроматина, возникающие в результате этих процессов, образуют массу, из которой амитотически образуются десятки ядер купола (Флеминг, 2015c) в течение примерно 3 часов с очевидным участием листов, ограниченных ядерной оболочкой.[20]

То, что все это может быть верхушкой айсберга, предполагает исследование лаборатории Уолтера Тилли. При обследовании кишечника плода (от 5 до 7 недель), аденом толстой кишки и аденокарцином были обнаружены ядра, похожие на полые колокольчики, заключенные в трубчатые синцитии. Эти структуры могут симметрично делиться в результате амитотического ядерного деления, образуя новые «колокола». Или они могут делиться асимметрично, приводя к одному из семи других ядерных морфотипов, пять из которых, по-видимому, специфичны для развития, поскольку они редко наблюдаются у взрослых организмов.[21]

Накапливающиеся исследования амитоза показывают, что такие процессы действительно участвуют в производстве захватывающих дух 37 триллионов или около того клеток.[22] у людей, возможно, особенно во время эмбриональной и эмбриональной фаз развития, когда образуется большинство этих клеток, возможно, в рамках сложности имплантации, возможно, когда дифференцируется большое количество клеток, и, возможно, в раковых клетках.

Предупреждение: некоторые примеры деления клеток, которые ранее считались принадлежащими к этому «немитотическому» классу, например, деление некоторых одноклеточных эукариот, действительно может происходить в процессе «закрытого митоза» отличается от открытых или полузакрытых митотических процессов, все из которых связаны с митотическими хромосомами и классифицируются по судьбе ядерная оболочка.

Рекомендации

  1. ^ O'Huallachain, M .; Karczewski, K. J .; Weissman, S.M .; Urban, A.E .; Снайдер, М. П. (30 октября 2012 г.). «Обширная генетическая изменчивость соматических тканей человека». Труды Национальной академии наук. 109 (44): 18018–18023. Bibcode:2012PNAS..10918018O. Дои:10.1073 / pnas.1213736109. ISSN 0027-8424. ЧВК 3497787. PMID 23043118.
  2. ^ Прескотт, Д. М. (июнь 1994 г.). «ДНК мерцательных простейших». Микробиологические обзоры. 58 (2): 233–267. Дои:10.1128 / MMBR.58.2.233-267.1994. ISSN 0146-0749. ЧВК 372963. PMID 8078435.
  3. ^ Маклин, К. С. (июнь 1916 г.). «Амитоз в клетках, растущих in vitro». Биологический бюллетень. 30 (6): 445–[466]–1. Дои:10.2307/1536358. ISSN 0006-3185. JSTOR 1536358.
  4. ^ Ferguson, F.G .; Палм, Дж. (15 февраля 1976 г.). «Гистологические характеристики клеток, выращенных из плацентарной ткани крысы». Американский журнал акушерства и гинекологии. 124 (4): 415–420. Дои:10.1016/0002-9378(76)90103-4. ISSN 0002-9378. PMID 1251862.
  5. ^ Cotte, C .; Easty, G.C .; Невилл, А. М .; Монаган, П. (август 1980 г.). «Получение высокоочищенного цитотрофобласта из плаценты человека с последующей модуляцией для образования синцитиотрофобласта в монослойных культурах». In vitro. 16 (8): 639–646. Дои:10.1007 / bf02619191. ISSN 0073-5655. PMID 7419234. S2CID 20834295.
  6. ^ Kuhn, E.M .; Therman, E .; Сусман, Б. (май 1991 г.). «Амитоз и эндоциклы в раннем культивированном трофобласте мыши». Плацента. 12 (3): 251–261. Дои:10.1016/0143-4004(91)90006-2. ISSN 0143-4004. PMID 1754574.
  7. ^ Дэвид, H .; Uerlings, I. (сентябрь 1992 г.). «[Ультраструктура амитоза и митоза печени]». Zentralblatt für Pathologie. 138 (4): 278–283. ISSN 0863-4106. PMID 1420108.
  8. ^ Magalhães, M.C .; Pignatelli, D .; Магальяйнш, М. М. (апрель 1991 г.). «Амитоз в клетках надпочечников человека». Гистология и гистопатология. 6 (2): 251–256. ISSN 0213-3911. PMID 1802124.
  9. ^ Chen, Y. Q .; Ван, Б. К. (1986). «Исследование амитоза ядра клетки млекопитающих. I. Исследование под световым и просвечивающим электронным микроскопом». Acta Anatomica. 127 (1): 69–76. ISSN 0001-5180. PMID 3788448.
  10. ^ Дункан, Эндрю В .; Тейлор, Мэтью Х .; Hickey, Raymond D .; Хэнлон Ньюэлл, Эми Э .; Lenzi, Michelle L .; Олсон, Сьюзен Б.; Finegold, Milton J .; Громпе, Маркус (07.10.2010). «Конвейер плоидности зрелых гепатоцитов как источник генетической изменчивости». Природа. 467 (7316): 707–710. Bibcode:2010Натура.467..707D. Дои:10.1038 / природа09414. ISSN 1476-4687. ЧВК 2967727. PMID 20861837.
  11. ^ Зыбина, Т. Г .; Зыбина, Е. В .; Кикнадзе, И. И .; Железова А.И. (май 2001 г.). «Полиплоидизация трофобласта и железистого эпителия матки эндотелиохориальной плаценты серебристой лисицы (Vulpes fulvus Desm.), Выявленная по содержанию ДНК». Плацента. 22 (5): 490–498. Дои:10.1053 / plac.2001.0675. ISSN 0143-4004. PMID 11373160.
  12. ^ Зыбина, Евгения В .; Зыбина, Татьяна Г. (июль 2008 г.). «Модификации ядерной оболочки при дифференцировке и деполиплоидизации клеток трофобласта крысы». Микрон (Оксфорд, Англия: 1993). 39 (5): 593–606. Дои:10.1016 / j.micron.2007.05.006. ISSN 0968-4328. PMID 17627829.
  13. ^ Эренпрейса, Екатерина; Салмина, Кристина; Хуна, Анда; Kosmacek, Elizabeth A .; Cragg, Mark S .; Янзини, Фьоренца; Анисимов, Алим П. (июль 2011 г.). «Полиплоидные опухолевые клетки вызывают парадиплоидное потомство посредством деполиплоидных делений и регулируемой аутофагической деградации». Cell Biology International. 35 (7): 687–695. Дои:10.1042 / CBI20100762. ISSN 1095-8355. PMID 21250945. S2CID 130498.
  14. ^ Olins, A. L .; Buendia, B .; Herrmann, H .; Lichter, P .; Олинс, Д. Э. (1998-11-25). «Индукция ретиноевой кислоты ограниченных ядерной оболочкой хроматиновых листов в HL-60». Экспериментальные исследования клеток. 245 (1): 91–104. Дои:10.1006 / excr.1998.4210. ISSN 0014-4827. PMID 9828104.
  15. ^ Эренпрейса, Екатерина; Иванов, Андрей; Крэгг, Марк; Селиванова, Галина; Иллидж, Тимоти (март 2002 г.). «Листы хроматина, ограниченные ядерной оболочкой, являются частью митотической смерти». Гистохимия и клеточная биология. 117 (3): 243–255. Дои:10.1007 / s00418-002-0382-6. ISSN 0948-6143. PMID 11914922. S2CID 7261907.
  16. ^ Вален, Кирстен Х. (февраль 2002 г.). «Происхождение трансформированных клеток. Исследования спонтанной и индуцированной трансформации клеток в культурах клеток сумчатых, улиток и человеческих амниоцитов». Генетика и цитогенетика рака. 133 (1): 45–54. Дои:10.1016 / s0165-4608 (01) 00572-6. ISSN 0165-4608. PMID 11890989.
  17. ^ Сундарам, Минакши; Гернси, Дуэйн Л .; Rajaraman, Murali M .; Раджараман, Ренгасвами (февраль 2004 г.). «Неозис: новый тип деления клеток при раке». Биология и терапия рака. 3 (2): 207–218. Дои:10.4161 / cbt.3.2.663. ISSN 1538-4047. PMID 14726689.
  18. ^ Исакова, Г.К .; Шилова, И. Е. (июль 2003 г.). «[Соотношение частот двух форм амитотического деления ядер клеток трофобласта в бластоцистах норки в период отсроченной имплантации]». Известия Академии Наук. Серия Биологическая (4): 395–398. ISSN 1026-3470. PMID 12942744.
  19. ^ Чжан, Дан; Ван, Ицзя; Чжан, Шиву (2014). «Асимметричное деление клеток в гигантских полиплоидных раковых клетках и низкоэукариотических клетках». BioMed Research International. 2014: 432652. Дои:10.1155/2014/432652. ISSN 2314-6141. ЧВК 4089188. PMID 25045675.
  20. ^ Olins, A. L .; Buendia, B .; Herrmann, H .; Lichter, P .; Олинс, Д. Э. (1998-11-25). «Индукция ретиноевой кислоты ограниченных ядерной оболочкой хроматиновых листов в HL-60». Экспериментальные исследования клеток. 245 (1): 91–104. Дои:10.1006 / excr.1998.4210. ISSN 0014-4827. PMID 9828104.
  21. ^ Гостева, Э. В .; Zukerberg, L .; Chung, D .; Тилли, У. Г. (01.01.2006). «Колоколообразные ядра, делящиеся симметричным и асимметричным делением ядер, обладают качествами стволовых клеток в эмбриогенезе и канцерогенезе толстой кишки человека». Генетика и цитогенетика рака. 164 (1): 16–24. Дои:10.1016 / j.cancergencyto.2005.05.005. ISSN 0165-4608. PMID 16364758.
  22. ^ Дункан, Эндрю В .; Тейлор, Мэтью Х .; Hickey, Raymond D .; Хэнлон Ньюэлл, Эми Э .; Lenzi, Michelle L .; Олсон, Сьюзен Б.; Finegold, Milton J .; Громпе, Маркус (07.10.2010). «Конвейер плоидности зрелых гепатоцитов как источник генетической изменчивости». Природа. 467 (7316): 707–710. Bibcode:2010Натура.467..707D. Дои:10.1038 / природа09414. ISSN 1476-4687. ЧВК 2967727. PMID 20861837.

дальнейшее чтение

Детский CM. 1907 г. Амитоз как фактор нормального и регулирующего роста. Анат Анз. 30: 271-97.

Коулман С.Дж., Герза Л., ДжонсСДжей, Сибли С.П., Аплин Дж.Д., Хизелл АЕР. 2013. Синцитиальный ядерный.

Флеминг Х. 1995 г. Дифференциация клеток эндометрия человека в монослойной культуре: зависимость от фактора в сыворотке плода быка J. Cell Biochem. 57: 262-270.

Флеминг Х., Кондон Р., Петерсон Г., Гук И., Прескотт Е., Чатфилд К., Дафф М. 1998. Роль биотинсодержащих мембран и ядерное распределение в дифференциации клеток эндометрия человека. Журнал клеточной биохимии. 71 (3): 400-415.

Флеминг Х. 1999 Структура и функция культивируемых эпителиальных клеток эндометрия. Semin Reprod Endocrinol. 17 (1): 93-106.

Fleming H. 2014 Необычные характеристики непрозрачных клеток эндометрия Ishikawa включают в себя покрытие хромосом материалом, содержащим эндогенный биотин, на последних стадиях цитокинеза. Дои:10.7287 / peerj.preprints.772v1

Флеминг Х. 2016a. Митонуклеоны, образующиеся во время дифференциации эпителиальных клеток эндометрия Исикавы, участвуют в образовании вакуолей, которые поднимают монослойные клетки в купола. Дифференциация куполов Исикава, часть 1, Дои:10.7287 / peerj.preprints.1728v1

Флеминг Х. 2016б. Пикнотический хроматин в митонуклеонах, повышающихся в синцитиях, претерпевает кариоргексис и кариолиз, прежде чем слиться в нерегулярную массу хроматина: Дифференциация куполов Исикавы, часть 2, Дои:10.7287 / peerj.preprints.1729v1

Флеминг Х. 2016c. Хроматиновая масса из ранее агрегированных, пикнотических и фрагментированных монослойных ядер является источником ядер куполообразных клеток, генерируемых амитозом: Дифференциация куполов Исикавы, часть 3, Дои:10.7287 / peerj.preprints.1730v1

Güttinger, S; Laurell, E; Кутай, У (2009), "Организация разборки и повторной сборки ядерной оболочки во время митоза", Нат Рев Мол Cell Biol 10 (3): 178–191, Дои:10.1038 / nrm2641, PMID 19234477

Исакова Г.К., Шилова И.Е. 2000. Размножение "почкованием" клеток трофобласта у норки, имплантирующей бластоцисты. Докл биол. Наук. 371: 214-6.

Шенфельдер К.П., Fox DT 2015 Расширяющиеся последствия полиплоидии. J Cell Biol. 25; 209 (4): 485-91. Дои:10.1083 / jcb.201502016.

Thilly WG, Gostjeva EV, Koledova VV, Zukerberg LR, Chung D, Fomina JN, Darroudi F, Stollar BD. 2014. Ядра метакариотических стволовых клеток используют пангеномные промежуточные звенья дцРНК / ДНК в репликации и сегрегации генома. Органогенез. 10(1):44-52. Дои:10.4161 / org.27684. Epub 2014 13 января.

Вален К.Х. 2004. Спонтанная трансформация клеток: кариопласты, полученные из многоядерных клеток, вызывают рост новых клеток в стареющих культурах эпителиальных клеток человека. In vitro Cell Dev Biol Anim. 40 (5-6): 150-8.

Зыбина Е.В., Зыбина Т.Г., Богданова М.С., Штейн Г.И. 2005 Cell Biol Int. 29 (12): 1066-1070