Mitose verloopt in verschillende fasen. Onder hen vertegenwoordigt profase het begin van mitose. Verstoringen in het profaseproces verhinderen het begin van celdeling.
Wat is profase?
Zowel mitose als meiosis beginnen met profase. In beide gevallen treedt celdeling op. Echter, terwijl bij mitose het identieke genetische materiaal wordt doorgegeven aan de dochtercellen, in meiosis de vorming van kiemcellen vindt plaats waarbij de genetische informatie wordt gehalveerd. Er werden echter kiemcellen gevormd meiosis kan ook doorgaan met delen via mitose op dezelfde manier als normale somatische cellen. De daadwerkelijke mitose omvat geen celdeling, maar wordt gekenmerkt door het proces van vermenigvuldiging van identieke genetische informatie met de vorming van nieuwe celkernen. In de meeste gevallen wordt er echter celdeling van de hele cel mee geassocieerd. In enkele gevallen verloopt de mitose echter zonder verdere celdeling (cytokinese). Vervolgens worden meerkernige cellen gevormd, die onder andere verschillende functies vervullen bij de vorming van nieuwe cellen van het hematopoëtische systeem. Het mitoseproces is onderverdeeld in profase, prometafase, metafase, anafase en telofase. Prophase dient altijd om mitose op gang te brengen. Prometafase wordt vaak als profase geteld omdat de processen van beide subfasen parallel plaatsvinden.
Functie en taak
Profase wordt gevolgd door de zogenaamde interfase, waarin een identieke kopie van een chromatide wordt gerepliceerd en deze via de centromeer aan de identieke zusterchromatide wordt gekoppeld. Met de voltooiing van de interfase wordt mitose voorbereid. In deze fase chromatine is losjes verpakt en lijkt filamenteus. Interphase vertegenwoordigt dus de fase tussen twee celdelingen en maakt geen deel uit van mitose. De eigenlijke mitose begint dan met de profase, waarin chromatine wordt steeds meer gecondenseerd door vouwen. Zichtbare structuren kunnen nu worden gedetecteerd onder de lichtmicroscoop. Deze compactere structuren maken de chromatine transporteerbaar, waardoor de voorwaarden worden geschapen voor de deling van de identieke chromatiden in de geleidelijk opkomende celpolen. In dit stadium chromosomen bestaan uit twee identieke chromatiden die op zijn minst bij elkaar worden gehouden op een vernauwingsplaats, ook wel bekend als de centromeer. Een longitudinale spleet verschijnt tussen de twee identieke chromatiden van de chromosomen In deze compacte vorm is het chromatine transporteerbaar maar niet meer leesbaar. Daarom geen nieuwe eiwitten worden gevormd tijdens deze fase. De nucleoli (nucleaire bloedlichaampjes) die hiervoor nodig zijn, lossen op. Parallel worden twee centrosomen gevormd door deling, elk aan weerszijden van de kern, waar ze hun spilapparaat beginnen te vormen. De spillen zijn samengesteld uit microtubuli die zijn opgebouwd door polymerisatie uit tubuline-subeenheden. Deze spilvezels moeten contact maken met de centromeer van de chromosomen tijdens de verdere stadia van mitose om de centromeer op te lossen en de twee identieke chromatiden naar hun respectieve polen te trekken. Om de spilvezels daar te krijgen, moet de nucleaire envelop eerst tijdelijk worden afgebroken. De nucleaire envelop bestaat uit lamellen. Deze worden opgelost door het proces van fosforylering. Dit gebeurt tijdens de prometafase, die deels samenhangt met de profase en deels als een aparte fase wordt beschouwd. Eiwitstructuren die bekend staan als kinetochoren bevinden zich in de centromeren, waaraan de spilvezels kunnen koppelen. Aldus worden kinetochoor-microtubulusstructuren gevormd, die zichzelf parallel aan de poolvezels rangschikken en verantwoordelijk zijn voor het daaropvolgende transport van de gescheiden chromatiden naar de polen. Tijdens deze fase voltooit het spilapparaat zichzelf als de stervormige vezels afkomstig van de centrosomen contact maken met de resterende componenten van het cytoskelet. De assemblage van deze structuren zorgt ervoor dat de centrosomen steeds verder naar de celpolen gaan. In de metafase, die volgt op prometafase, worden de chromosomen centraal uitgelijnd. In de volgende anafase vindt de scheiding van identieke chromatiden plaats op de centromeren. De laatste fase (telofase) begint met de aankomst van chromatiden aan de polen en eindigt met de decondensatie van chromosomen.
Ziekten en aandoeningen
Celdelingen komen voor in zowel eencellige als meercellige organismen. Bij mensen, dieren en planten is mitose de voorwaarde voor groei en algemeen functioneren van het organisme. Oude cellen sterven af en moeten voortdurend worden vernieuwd. Tijdens mitose kan het echter gebeuren dat er geen volledig identieke kopieën van het erfelijk materiaal worden doorgegeven. Dit zijn zogenaamde mutaties, die de functionaliteit van de nieuw gevormde cellen kunnen beïnvloeden. Dit kan leiden tot ernstige ziekten. Kanker ontwikkelt zich ook als gevolg van deregulering van celdeling als gevolg van genetische veranderingen of hormonale misregulatie. Genetische veranderingen treden echter voornamelijk op tussen de individuele mitosen in interfase of ook in het geval van onjuiste scheiding van de chromatiden in anafase. In de profase zelf is het optreden van mutaties niet mogelijk, aangezien hier alleen structurele veranderingen optreden door condensatie van de chromosomen. Storingen tijdens de profase zijn echter altijd dodelijk omdat ze het begin van mitose verhinderen. Er konden geen celdelingen meer plaatsvinden. Oude cellen zouden alleen maar afsterven en niet worden vervangen door nieuwe cellen. Er zijn ook geen aangeboren ziekten bekend die het gevolg zijn van verstoring van de profase tijdens mitose.
