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Esta imagen describe la etapa final de la mitosis, la telofase.
Micrografía de fluorescencia de una célula humana en telofase que muestra los cromosomas (ADN) en azul, los microtúbulos en verde y los cinetocoros en rosa

Telofase (del griego τέλος ( télos ), "fin" y φάσις ( phásis ), "etapa") es la etapa final tanto en la meiosis como en la mitosis en una célula eucariota . Durante la telofase, los efectos de la profase y la prometafase (el nucleolo y la membrana nuclear se desintegran) se invierten. A medida que los cromosomas alcanzan los polos celulares, se vuelve a ensamblar una envoltura nuclear alrededor de cada conjunto de cromátidas , los nucléolos reaparecen y los cromosomas comienzan a descondensarse nuevamente en la cromatina expandida.que está presente durante la interfase . El huso mitótico se desmonta y los microtúbulos restantes del huso se despolimerizan. La telofase representa aproximadamente el 2% de la duración del ciclo celular .

La citocinesis generalmente comienza antes de la telofase tardía [1] y, cuando se completa, segrega los dos núcleos hijos entre un par de células hijas separadas.

La telofase es impulsada principalmente por la desfosforilación de sustratos de quinasa dependiente de ciclina mitótica (Cdk). [2]

Desfosforilación de sustratos de Cdk [ editar ]

La fosforilación de las proteínas dianas de M-Cdks (quinasas dependientes de ciclina mitótica) impulsa el ensamblaje del huso, la condensación de cromosomas y la ruptura de la envoltura nuclear en la mitosis temprana. La desfosforilación de estos mismos sustratos impulsa el desmontaje del huso, la descondensación de los cromosomas y la reformación de los núcleos hijos en la telofase. El establecimiento de un grado de desfosforilación permisivo para los eventos de telofase requiere tanto la inactivación de Cdks como la activación de fosfatasas .

La inactivación de Cdk es principalmente el resultado de la destrucción de su ciclina asociada . Las ciclinas están dirigidas a la degradación proteolítica por el complejo promotor de anafase (APC), también conocido como ciclosoma, [3] una ubiquitina-ligasa. El APC activo, unido a CDC20 (APC / C CDC20 ) se dirige a las ciclinas mitóticas para su degradación comenzando en la anafase . [4] La adición experimental de M-ciclina no degradable a las células induce la detención del ciclo celular en un estado post-anafase / pre-telofásico con cromosomas condensados ​​segregados en polos celulares, un huso mitótico intacto y sin reforma de la envoltura nuclear . Esto se ha demostrado en rana ( Xenopus) huevos, moscas de la fruta ( Drosophilla melanogaster ), levadura en gemación ( Saccharomyces cerevisiae ) y fisión ( Schizosaccharomyces pombe ), y en múltiples líneas celulares humanas. [5]

El requisito de activación de la fosfatasa se puede ver en la levadura en ciernes, que no tiene fosfatasas redundantes para la salida mitótica y depende de la fosfatasa cdc14 . El bloqueo de la activación de cdc14 en estas células da como resultado la misma detención fenotípica que el bloqueo de la degradación de la M-ciclina. [4] [2]

Históricamente, se ha pensado que la anafase y la telofase son eventos que ocurren pasivamente después de la satisfacción del punto de control del ensamblaje del huso (SAC) que define la transición metafase- anafase. [6] Sin embargo, la existencia de fases diferenciales en la actividad de cdc14 entre anafase y telofase sugiere puntos de control latemitóticos adicionales inexplorados.. Cdc14 se activa por su liberación en el núcleo, a partir del secuestro en el nucleolo y su posterior exportación al citoplasma. La vía de liberación temprana de la anafase de Cdc-14, que estabiliza el huso, también libera cdc14 del nucleolo pero lo restringe al núcleo. La liberación completa y la activación mantenida de cdc14 se logra mediante la vía de la red de salida mitótica (MEN) separada en un grado suficiente (para desencadenar el desmontaje del huso y el ensamblaje de la envoltura nuclear) solo después de la anafase tardía. [7] [8]

La desfosforilación mediada por Cdc14 activa los procesos reguladores descendentes exclusivos de la telofase. Por ejemplo, la desfosforilación de CDH1 permite que APC / C se una a CDH1. APC / C CDH1 se dirige a CDC20 para la proteólisis, lo que resulta en un cambio celular de APC / C CDC20 a APC / C CDH1 . [5] La ubiquitinación de las ciclinas mitóticas continúa junto con la de las dianas específicas de APC / C CDH1 , como el componente del huso mitótico de levadura, Ase1, [2] y cdc5, cuya degradación es necesaria para el retorno de las células al G1 fase . [7]

Mecanismos adicionales que impulsan la telofase [ editar ]

Un cambio en el perfil de fosfoproteínas de células completas es solo el más amplio de los muchos mecanismos reguladores que contribuyen al inicio de eventos de telofase individuales.

  • El distanciamiento mediado por anafase de los cromosomas de la placa en metafase puede desencadenar señales espaciales para el inicio de la telofase. [6]
  • Un importante regulador y efector de la telofase es cdc48 (homóloga a la levadura cdc48 es la p97 humana , tanto estructural como funcionalmente), una proteína que emplea mecánicamente su actividad ATPasa para alterar la conformación de la proteína diana. Cdc48 es necesario para el desmontaje del eje, el montaje de la envoltura nuclear y la descondensación de cromosomas. Cdc48 modifica las proteínas implicadas estructuralmente en estos procesos y también algunas proteínas ubiquitinadas que, por tanto, se dirigen al proteasoma . [2] [9] [10]

Desmontaje del eje mitótico [ editar ]

Etapas de la fase M tardía en una célula de vertebrados

La ruptura del huso mitótico, común a la finalización de la mitosis en todos los eucariotas, es el evento más utilizado para definir la transición de anafase-B a telofase, [2] [6] aunque el inicio del reensamblaje nuclear tiende a preceder al de desmontaje del husillo. [11]

El desmontaje del huso es un proceso irreversible que debe afectar no a la degradación final, sino a la reorganización de los microtúbulos constituyentes; los microtúbulos se desprenden de los cinetocoros y los cuerpos polares del huso y vuelven a sus estados de interfase.

La despolimerización del huso durante la telofase ocurre desde el extremo positivo y es, de esta manera, una inversión del ensamblaje del huso. [12] El montaje posterior de la matriz de microtúbulos es, a diferencia del huso polarizado, interpolar. Esto es especialmente evidente en las células animales que deben inmediatamente, después del desmontaje del huso mitótico, establecer el haz antiparalelo de microtúbulos conocido como huso central para regular la citocinesis. [2] La ATPasa p97 es necesaria para el establecimiento de las matrices de microtúbulos de interfase relativamente estables y largas después del desmontaje de las mitóticas altamente dinámicas y relativamente cortas. [9]

Si bien el ensamblaje del husillo ha sido bien estudiado y caracterizado como un proceso en el que el SAC edifica estructuras provisionales, la base molecular del desmontaje del husillo no se comprende con un detalle comparable. La cascada de desfosforilación mitótica tardía de los sustratos de M-Cdk por el MEN se considera en general responsable del desmontaje del huso. Los estados de fosforilación de los factores estabilizadores y desestabilizadores de los microtúbulos, así como los nucleadores de los microtúbulos, son reguladores clave de sus actividades. [9] Por ejemplo, NuMA es una proteína de reticulación de extremo negativo y un sustrato de Cdk cuya disociación del microtúbulo se efectúa por su desfosforilación durante la telofase. [2]

Un modelo general para el desmontaje del huso en levadura es que los tres subprocesos funcionalmente superpuestos de desconexión, desestabilización y despolimerización del huso se efectúan principalmente por APC / C CDH1 , quinasas específicas del estabilizador de microtúbulos y despolimerasas de microtúbulos dirigidas al extremo positivo, respectivamente. Se sabe que estos efectores están altamente conservados entre la levadura y los eucariotas superiores. El APC / C CDH1 se dirige a proteínas asociadas a microtúbulos entrecruzados (NuMA, Ase1, Cin1 y más). AuroraB (levadura IpI1) fosforila la proteína estabilizadora asociada al huso EB1 (levadura Bim1), que luego se disocia de los microtúbulos, y el desestabilizador She1, que luego se asocia con los microtúbulos. Kinesin8(levadura Kip3), una despolimerasa dependiente de ATP, acelera la despolimerización de los microtúbulos en el extremo positivo. Se demostró que la interrupción simultánea de estos mecanismos, pero no de ninguno, da como resultado una hiperestabilidad espectacular del huso durante la telofase, lo que sugiere una superposición funcional a pesar de la diversidad de los mecanismos. [13]

Reensamblaje de la envolvente nuclear [ editar ]

Los componentes principales de la envoltura nuclear son una doble membrana, complejos de poros nucleares y una lámina nuclear interna a la membrana nuclear interna. Estos componentes se desmantelan durante la profase y la prometafase y se reconstruyen durante la telofase, cuando la envoltura nuclear se reforma en la superficie de las cromátidas hermanas separadas. [14] [15] La membrana nuclear está fragmentada y parcialmente absorbida por el retículo endoplásmico durante la prometafase y la orientación de las vesículas ER que contienen proteínas de la membrana nuclear interna a la cromatina ocurre durante la telofase en una inversión de este proceso. Las vesículas que forman membranas se agregan directamente a la superficie de la cromatina, donde se fusionanlateralmente en una membrana continua. [2]

Ran-GTP es necesario para el ensamblaje temprano de la envoltura nuclear en la superficie de los cromosomas: libera los componentes de la envoltura secuestrados por la importina β durante la mitosis temprana. Ran-GTP se localiza cerca de los cromosomas durante la mitosis, pero no desencadena la disociación de las proteínas de la envoltura nuclear de la importina β hasta que las dianas de M-Cdk se desfosforilan en la telofase. [2] Estos componentes de la envoltura incluyen varios componentes de poros nucleares, el más estudiado de los cuales es la proteína de andamio de poros nucleares ELYS , que puede reconocer regiones de ADN ricas en pares de bases A: T (in vitro) y, por lo tanto, puede unirse directamente al ADN. . [16] Sin embargo, los experimentos en XenopusLos extractos de huevo han concluido que ELYS no se asocia con el ADN desnudo y solo se unirá directamente a los dímeros de histonas y a los nucleosomas. [17] Después de unirse a la cromatina, ELYS recluta otros componentes del andamio del poro nuclear y las proteínas transmembrana del poro nuclear. El complejo de poros nucleares se ensambla e integra en la envoltura nuclear de manera organizada, agregando consecutivamente Nup107-160, POM121 y FG Nups. [18]

Se debate si el mecanismo de reensamblaje de la membrana nuclear implica el ensamblaje inicial de los poros nucleares y el posterior reclutamiento de vesículas de membrana alrededor de los poros o si la envoltura nuclear se forma principalmente a partir de cisternas de ER extendidas, que preceden al ensamblaje de poros nucleares:

  • En las células donde la membrana nuclear se fragmenta en vesículas no ER durante la mitosis, una vía dependiente de Ran-GTP puede dirigir estas poblaciones de vesículas discretas a la cromatina, donde se fusionan para reformar la envoltura nuclear. [19] [16]
  • En las células donde la membrana nuclear se absorbe en el retículo endoplásmico durante la mitosis, el reensamblaje implica la expansión lateral alrededor de la cromatina con estabilización de la membrana en expansión sobre la superficie de la cromatina. [20] Los estudios que afirman que este mecanismo es un requisito previo para la formación de poros nucleares han encontrado que los complejos Nup107-160 asociados a la cromatina desnuda están presentes en unidades individuales en lugar de como pre-poros ensamblados. [21] [16]

La envolvente se suaviza y se expande siguiendo su envolvente de todo el conjunto de cromátidas. Esto probablemente ocurre debido a la importación de lamina de los poros nucleares , que puede ser retenida dentro de una membrana continua. Las envolturas nucleares de los extractos de huevo de Xenopus no se suavizaron cuando se inhibió la importación nuclear de lamina, permaneciendo arrugadas y estrechamente unidas a los cromosomas condensados. [22] Sin embargo, en el caso de la expansión lateral del RE, la importación nuclear se inicia antes de que se complete el reensamblaje de la envoltura nuclear, lo que lleva a un gradiente de proteína intranuclear temporal entre los aspectos distal y medial del núcleo en formación. [18]

Las subunidades de láminas desmontadas en profase se inactivan y secuestran durante la mitosis. El reensamblaje de las láminas se desencadena por la desfosforilación de las láminas (y adicionalmente por la metil esterificación de los residuos de COOH en la lámina-B ). Lamin-B puede apuntar a la cromatina ya en la mitad de la anafase. Durante la telofase, cuando se restablece la importación nuclear, la lamina-A entra en el núcleo reformador pero continúa ensamblándose lentamente en la lámina periférica durante varias horas a lo largo de la fase G1. [dieciséis]

Los extractos de huevo de Xenopus y las líneas celulares de cáncer humano han sido los modelos principales utilizados para estudiar el reensamblaje de la envoltura nuclear. [18]

La levadura carece de láminas; su envoltura nuclear permanece intacta durante la mitosis y la división nuclear ocurre durante la citocinesis. [23] [11]

Descondensación de cromosomas [ editar ]

La descondensación cromosómica (también conocida como relajación o descompactación) en cromatina expandida es necesaria para que la célula reanude los procesos de interfase, y ocurre en paralelo al ensamblaje de la envoltura nuclear durante la telofase en muchos eucariotas. [2] La desfosforilación de Cdk mediada por MEN es necesaria para la descondensación cromosómica. [2] [5]

En los vertebrados, la descondensación cromosómica se inicia solo después de que se restablece la importación nuclear . Si se evita el transporte de láminas a través de los poros nucleares, los cromosomas permanecen condensados ​​después de la citocinesis y las células no vuelven a entrar en la siguiente fase S. [16] En los mamíferos, la concesión de licencias de ADN para la fase S (la asociación de la cromatina con los múltiples factores proteicos necesarios para su replicación) también se produce de forma coincidente con la maduración de la envoltura nuclear durante la telofase tardía. [24] [25] Esto se puede atribuir y proporciona evidencia del restablecimiento de la maquinaria de importación nuclear de localizaciones de proteínas nucleares y citoplasmáticas en interfase durante la telofase.

Ver también [ editar ]

  • Citoesqueleto

Referencias [ editar ]

  1. ^ Reece, Jane; Urry, Lisa; Caín, Michael; Wasserman, Steven; Minorsky, Peter; Jackson, Robert (2011). Campbell Biology (10ª ed.). Pearson. ISBN  978-0-321-77565-8 .
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Enlaces externos [ editar ]

  • Medios relacionados con la telofase en Wikimedia Commons