Mitosi e meiosi

Processo di citodieresi nelle cellule vegetali

Nelle cellule vegetali, provviste di una parete cellulare, la citodieresi appare profondamente diversa. Non si forma il solco di scissione; al contrario, durante la telofase alcune vescicole originatesi dall'apparato del Golgi migrano lungo i microtubuli fino al centro della cellula dove, fondendosi tra loro, formano la piastra cellulare. Le suddette vescicole contengono frammenti di parete cellulare che si accumulano a livello di piastra cellulare parallelamente al progressivo ampliamento di quest'ultima. La piastra cellulare si ingrandisce fino a quando la struttura membranosa che la circonda si fonde con la membrana citoplasmatica della cellula portando alla formazione di due cellule figlie, ciascuna con la propria membrana citoplasmatica. Nel frattempo, si forma una nuova parete presente tra le due cellule figlie.

Tipi di divisione cellulare:

• Divisione binaria: scissione e gemmazione
• Divisione multipla: le cellule figlie vanno immediatamente incontro a successive divisioni: scissione e gemmazione

Schizogonia: mitosi non eseguita immediatamente o mai dacitodieresi. Si formano cellule polinucleate dette plasmodi.

Mitosi nelle cellule vegetai

Mitosi senza la scomparsa della membrana della membrana nucleare Fuso endonucleare

Mitosi endonucleari

La mitosi avvieneall'interno del nucleo, senza scomparsa dellamembrana nucleare.

Trypanosoma

Segnali interni ed esterni contribuiscono alla regolazione del ciclo cellulare a livello dei puntidi controllo

Le cellule animali, in generale, hanno integrato segnali di arresto che bloccano il ciclo cellularenei punti di controllo finché non vengono disabilitati dai segnali di "progressione". Molti segnaliregistrati nei punti di controllo provengono da meccanismi di "pattugliamento" cellulare presentientro la cellula. Questi segnali riportano se determinati processi cellulari fondamentali chedovrebbero essersi verificati da quel punto in poi siano stati effettivamente portati a termine nelmodo corretto e quindi se il ciclo

cellulare debba procedere oppure no. I punti di controllo, inoltre, registrano i segnali provenienti dall'esterno della cellula. Tre importanti punti di controllo sono quelli presenti nelle fasi G1, G2, e M. Per molte cellule, il punto di controllo G1 - detto "punto di restrizione" nelle cellule dei mammiferi - sembra essere il più importante. Se una cellula riceve un segnale di progressione nel punto di controllo G1, di solito porterà a termine le fasi G1, S, G2, e M, e si dividerà. Se non ricevesse un segnale di progressione in tale punto potrebbe uscire dal ciclo, passando a uno stato in cui non si realizza la divisione cellulare definito fase G0. La maggior parte delle cellule del corpo umano effettivamente si trova in fase G0 (le cellule nervose e le cellule muscolari mature non si dividono mai). Altre cellule, per esempio quelle del fegato, possono essere "richiamate" dalla fase G0 al ciclo cellulare da fattori esterni,

per0esempio dai fattori di crescita rilasciati durante una ferita.

Un esempio di segnale interno si osserva al terzo importante punto di controllo, quello della fase M.

La separazione dei cromatidi fratelli che si verifica all'anafase inizia solo quando tutti i cromosomi sono legati correttamente alle fibre del fuso mitotico in corrispondenza della piastra metafasica. È noto che, quando alcuni cinetocori non sono attaccati ai microtubuli del fuso, i cromatidi fratelli rimangono associati fra loro, ritardando l'entrata in anafase. Solo quando i cinetocori di tutti i cromosomi sono correttamente legati alle fibre del fuso, si assiste all'attivazione di una specifica proteina regolatrice. In seguito a tale attivazione tale complesso avvia una sequenza di eventi molecolari che attiva l'enzima separasi, il quale degrada le coesine consentendo ai cromatidi fratelli di separarsi. Tale meccanismo di controllo assicura l'acquisizione da parte di ciascuna cellula figlia di

un numero appropriato di cromosomi.

Segnali interni di regolazione del ciclo cellulare: le cicline e le chinasi ciclo-dipendenti

La sequenza di eventi del ciclo cellulare è dettata dalle variazioni ritmiche del contenuto e dell'attività delle molecole implicate nel controllo del ciclo cellulare. Tali molecole di regolazione sono fondamentalmente due tipi di proteine: cicline e proteina chinasi. Queste ultime sono rappresentate da enzimi che attivano o inattivano altre proteine attraverso la fosforilazione.

Molte delle proteine chinasi che controllano il ciclo cellulare sono presenti in concentrazioni costanti nella cellula in accrescimento, anche se questi enzimi rimangono in forma inattiva per la maggior parte del tempo. Una chinasi di questo tipo si attiva solo quando forma un complesso con una ciclina, una proteina il cui nome deriva dal fatto che la sua concentrazione all'interno della cellula fluttua ciclicamente; per tale ragione questi enzimi vengono definiti chinasi ciclo-dipendenti.

ciclino-dipendenti oCdk. L'attività di una Cdk aumenta o diminuisce in funzione delle variazioni di concentrazione della propria ciclina. I picchi di attività di MPF corrispondono ai picchi di concentrazione di ciclina: i livelli di quest'ultima aumentano durante le fasi Se G, mentre diminuiscono bruscamente durante la fase M.

L'acronimo MPF significa fattore di promozione della maturazione (dall'inglese maturation-promoting factor) ma, poiché questo fattore induce la cellula a oltrepassare il punto di controllo G per entrare nella fase M, è lecito pensare che possa significare anche "fattore di promozione della fase M".

Quando le cicline che si accumulano durante la fase G si associano alle molecole di Cdk, il complesso MPF dà inizio alla mitosi attraverso la fosforilazione di alcune proteine bersaglio. MPF agisce in modo diretto, grazie alla propria attività chinasica, e anche indirettamente, attraverso l'attivazione di

di crescita. Un fattore di crescita è una proteina rilasciata da cellule specifiche che svolge la funzione di stimolare la divisione di altre cellule. Sono messaggeri chimici che si legano a proteine recettoriali delle cellule e le stimolano a prepararsi per la mitosi.

Esempio di messaggeri chimici dotati di queste attività:

• Il fattore di crescita derivato dalle piastrine (stimola la proliferazione dei fibroblasti)
• L'eritroproteina, sintetizzata dalle cellule renali che stimola la produzione di eritrociti

Segnali esterni di regolazione: inibizione densità-dipendente e dipendenza dall'ancoraggio

L'inibizione da contatto (o inibizione densità-dipendente), ossia l'arresto della divisione cellulare che si osserva nelle cellule a stretto contatto, rappresenta chiaramente l'effetto di un fattore fisico esterno sulla divisione cellulare. Le cellule in coltura si dividono normalmente fino alla formazione di un singolo

strato che copre l'intera superficie della piastra di coltura e, successivamente, la divisione si arresta. Qualora alcune cellule vengano rimosse dalla coltura, le cellule localizzate in corrispondenza dello spazio libero riprendono a dividersi fino a riempire la lacuna. La maggior parte delle cellule animali mostra anche una dipendenza dall'ancoraggio. Affinché risulti possibile la loro divisione, le cellule devono essere ancorate a un substrato, che può essere rappresentato dalla superficie di una piastra di coltura o dalla matrice extracellulare di un tessuto. L'inibizione da contatto e la dipendenza dall'ancoraggio sembrano operare anche nei tessuti corporei, controllando, durante lo sviluppo embrionale e nel corso della vita di un organismo, la crescita cellulare nelle sedi appropriate e il raggiungimento di una densità cellulare ottimale. Le cellule tumorali non presentano né l'inibizione da contatto né la dipendenza

dall'ancoraggio. Le cellule tumorali sfuggono al controllo del ciclo cellulare

Le cellule tumorali eludono i normali meccanismi di regolazione e si dividono senza alcun controllo formando tumori. I tumori maligni invadono i tessuti circostanti e possono metastatizzare diffondendo cellule tumorali ad altre parti del corpo, dove possono formare tumori secondari.

• Possono produrre autonomamente fattori di crescita
• Possono presentare anomalie nei processi indotti dai fattori di crescita
• Possono produrre soppressori di tumore alterati
• Nel ciclo cellulare possono fermarsi in punti casuali o diversi dalla fase G1
• La loro divisione non è inibita dal sovraffollamento