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¿Por qué veo tantos cinetocoros?

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Estoy analizando células RPE-1 de humanos y no entiendo por qué veo tantos cinetocoros por inmunofluorescencia (más de 100 en muchas células). Están en prometafase.


Capítulo 12 - El ciclo celular

  • La capacidad de los organismos para reproducir su especie es la única característica que distingue mejor a los seres vivos de la materia inanimada.
  • La continuidad de la vida se basa en la reproducción de células o división celular.

La división celular funciona en la reproducción, el crecimiento y la reparación.

  • La división de un organismo unicelular reproduce un organismo completo, aumentando la población.
  • La división celular a mayor escala puede producir la progenie de algunos organismos multicelulares.
  • Esto incluye organismos que pueden crecer mediante esquejes.
  • La división celular permite que un organismo multicelular se desarrolle a partir de un solo óvulo o cigoto fertilizado.
  • En un organismo multicelular, la división celular funciona para reparar y renovar las células que mueren por el desgaste normal o por accidentes.
  • La división celular es parte del ciclo celular, la vida de una célula desde su origen en la división de una célula madre hasta su propia división en dos.

Concepto 12.1 La división celular da como resultado células hijas genéticamente idénticas

  • La división celular requiere la distribución de material genético idéntico (ADN) a dos células hijas.
  • Lo que es notable es la fidelidad con la que se transmite el ADN, sin dilución, de una generación a la siguiente.
  • Una célula en división duplica su ADN, asigna las dos copias a los extremos opuestos de la célula y luego se divide en dos células hijas.
  • La información genética de una célula, empaquetada como ADN, se denomina genoma.
    • En los procariotas, el genoma suele ser una única molécula de ADN larga.
    • En eucariotas, el genoma consta de varias moléculas de ADN.
    • Cada especie eucariota tiene un número característico de cromosomas en cada núcleo celular.
      • Las células somáticas humanas (células del cuerpo) tienen 46 cromosomas, compuestos por dos conjuntos de 23 (uno de cada padre).
      • Los gametos humanos (espermatozoides u óvulos) tienen un conjunto de 23 cromosomas, la mitad del número en una célula somática.
      • Cada cromosoma contiene una molécula de ADN lineal larga que lleva cientos o miles de genes, las unidades que especifican los rasgos heredados de un organismo.
      • Las cromátidas se unen inicialmente mediante proteínas adhesivas a lo largo de su longitud.
      • A medida que los cromosomas se condensan, la región donde se conectan las cromátidas se contrae a un área estrecha, el centrómero.
      • Una vez que las cromátidas hermanas se separan, se consideran cromosomas individuales.
      • Cada uno de nosotros heredó 23 cromosomas de cada padre: uno en un óvulo y otro en esperma.
      • El huevo fertilizado, o cigoto, se sometió a ciclos de mitosis y citocinesis para producir un ser humano multicelular completamente desarrollado compuesto por 200 billones de células somáticas.
      • Estos procesos continúan todos los días para reemplazar las células muertas y dañadas.
      • Esencialmente, estos procesos producen clones: células con información genética idéntica.
      • La meiosis produce cuatro células hijas no idénticas, cada una con la mitad de los cromosomas del padre.
      • En los seres humanos, la meiosis reduce la cantidad de cromosomas de 46 a 23.
      • La fertilización fusiona dos gametos y vuelve a duplicar el número de cromosomas a 46.

      Concepto 12.2 La fase mitótica se alterna con la interfase en el ciclo celular

      • La fase mitótica (M) del ciclo celular se alterna con la interfase mucho más larga.
        • La fase M incluye mitosis y citocinesis.
        • La interfase representa el 90% del ciclo celular.
        • Durante las tres subfases, la célula crece produciendo proteínas y orgánulos citoplasmáticos como las mitocondrias y el retículo endoplásmico.
        • Sin embargo, los cromosomas se duplican solo durante la fase S.
        • De este tiempo, la fase M duraría menos de una hora, mientras que la fase S podría tomar de 10 a 12 horas, o la mitad del ciclo.
        • El resto del tiempo se dividiría entre las fases G1 y G2.
        • La fase G1 varía más en longitud de una célula a otra.
        • Una membrana nuclear limita el núcleo, que contiene uno o más nucléolos.
        • El centrosoma se ha replicado para formar dos centrosomas.
        • En las células animales, cada centrosoma presenta dos centriolos.
        • Los nucléolos desaparecen.
        • El huso mitótico comienza a formarse.
          • Está compuesto por centrosomas y los microtúbulos que se extienden desde ellos.
          • Cada una de las dos cromátidas de un cromosoma tiene un cinetocoro, una estructura de proteína especializada ubicada en el centrómero.
          • Los microtúbulos de cinetocoro de cada polo se adhieren a uno de los dos cinetocoros.
          • Los microtúbulos no cinetocoros interactúan con los de los extremos opuestos del huso.
          • Ahora, cada uno se tira hacia el poste al que está unido mediante fibras de huso.
          • Al final, los dos polos tienen colecciones equivalentes de cromosomas.
          • Las envolturas nucleares surgen de los fragmentos de la envoltura nuclear de la célula madre y otras partes del sistema de endomembranas.
          • Los cromosomas se vuelven menos enrollados.

          El huso mitótico distribuye los cromosomas a las células hijas: una mirada más cercana.

          • El huso mitótico, fibras compuestas por microtúbulos y proteínas asociadas, es una de las principales fuerzas impulsoras de la mitosis.
          • A medida que el huso se ensambla durante la profase, los elementos provienen del desmontaje parcial del citoesqueleto.
          • Las fibras del huso se alargan incorporando más subunidades de la proteína tubulina.
          • El ensamblaje de los microtúbulos del huso comienza en el centrosoma.
            • El centrosoma (centro organizador de microtúbulos) es un orgánulo no membranoso que organiza los microtúbulos de la célula.
            • En las células animales, el centrosoma tiene un par de centríolos en el centro, pero los centríolos no son esenciales para la división celular.
            • A medida que los microtúbulos del huso crecen a partir de ellos, los centríolos se separan.
            • Al final de la prometafase, se encuentran en los extremos opuestos de la célula.
            • Los cinetocoros de las cromátidas hermanas unidas se enfrentan en direcciones opuestas.
            • Una vez que los cromosomas están separados, cromosomas completos, se mueven hacia los polos opuestos de la célula.
            • Mientras tanto, las secciones de microtúbulos en exceso se despolimerizan en sus extremos cinetocoros.
            • Estos microtúbulos se interdigitan y se superponen a lo largo de la placa de metafase.
            • Durante la anafase, el área de superposición se reduce a medida que las proteínas motoras unidas a los microtúbulos los alejan entre sí, utilizando energía del ATP.
            • A medida que los microtúbulos se separan, los microtúbulos se alargan mediante la adición de nuevos monómeros de tubulina a sus extremos superpuestos, lo que permite una superposición continua.

            La citocinesis divide el citoplasma: una mirada más cercana.

            • La citocinesis, división del citoplasma, suele seguir a la mitosis.
            • En las células animales, la citocinesis se produce mediante un proceso llamado escisión.
            • El primer signo de hendidura es la aparición de un surco de hendidura en la superficie celular cerca de la antigua placa de metafase.
            • En el lado citoplásmico del surco de escisión hay un anillo contráctil de microfilamentos de actina asociados con moléculas de la proteína motora miosina.
              • La contracción del anillo pellizca la celda en dos.
              • La placa se agranda hasta que sus membranas se fusionan con la membrana plasmática en el perímetro.
              • El contenido de las vesículas forma un nuevo material de pared celular entre las células hijas.

              La mitosis en eucariotas puede haber evolucionado a partir de fisión binaria en bacterias.

              • Los procariotas se reproducen por fisión binaria, no por mitosis.
              • La mayoría de los genes bacterianos se encuentran en un solo cromosoma bacteriano que consta de una molécula de ADN circular y proteínas asociadas.
              • Si bien las bacterias son más pequeñas y simples que las células eucariotas, todavía tienen grandes cantidades de ADN que deben copiarse y distribuirse por igual entre dos células hijas.
              • El cromosoma bacteriano circular está muy doblado y enrollado en la célula.
              • En la fisión binaria, la replicación del cromosoma comienza en un punto del cromosoma circular, el origen del sitio de replicación, produciendo dos orígenes.
                • A medida que el cromosoma continúa replicándose, un origen se mueve hacia cada extremo de la célula.
                • Mientras el cromosoma se replica, la célula se alarga.
                • Cuando se completa la replicación, su membrana plasmática crece hacia adentro para dividir la célula madre en dos células hijas, cada una con un genoma completo.
                • El movimiento es similar a los movimientos hacia los polos de las regiones del centrómero de los cromosomas eucariotas.
                • Sin embargo, los cromosomas bacterianos carecen de husos mitóticos visibles o incluso de microtúbulos.
                • Se han identificado varias proteínas que desempeñan funciones importantes.
                • Existe evidencia de que la mitosis tuvo su origen en la fisión binaria bacteriana.
                • Algunas de las proteínas implicadas en la fisión binaria están relacionadas con proteínas eucariotas.
                • Dos de ellos están relacionados con la tubulina eucariota y las proteínas actina.
                • En los dinoflagelados, los cromosomas replicados se adhieren a la envoltura nuclear.
                • En las diatomeas, el huso se desarrolla dentro del núcleo.

                Concepto 12.3 El ciclo celular está regulado por un sistema de control molecular

                • El momento y la velocidad de la división celular en diferentes partes de un animal o una planta son cruciales para el crecimiento, desarrollo y mantenimiento normales.
                • La frecuencia de la división celular varía según el tipo de célula.
                  • Algunas células humanas se dividen con frecuencia a lo largo de la vida (células de la piel).
                  • Otros tienen la capacidad de dividirse, pero la mantienen en reserva (células hepáticas).
                  • Las células nerviosas y musculares maduras no parecen dividirse en absoluto después de la madurez.

                  Las señales citoplásmicas impulsan el ciclo celular.

                  • El ciclo celular parece estar impulsado por señales químicas específicas presentes en el citoplasma.
                  • Parte de la evidencia inicial de esta hipótesis provino de experimentos en los que se fusionaron células cultivadas de mamíferos en diferentes fases del ciclo celular para formar una sola célula con dos núcleos.
                    • La fusión de una celda en fase S y una celda en fase G1 induce al núcleo G1 a iniciar la fase S.
                      • Esto sugiere que las sustancias químicas presentes en el núcleo de la fase S estimularon la célula fusionada.
                      • Las moléculas que operan cíclicamente desencadenan y coordinan eventos clave en el ciclo celular.
                      • El ciclo de control tiene un reloj incorporado, pero también está regulado por ajustes externos y controles internos.
                      • Las señales se transmiten dentro de la célula mediante vías de transducción de señales.
                      • Las células animales generalmente tienen señales de parada integradas que detienen el ciclo celular en los puntos de control hasta que son anuladas por señales de avance.
                      • Muchas señales registradas en los puntos de control provienen de mecanismos de vigilancia celular.
                      • Estos indican si los procesos celulares clave se han completado correctamente.
                      • Los puntos de control también registran señales desde el exterior de la celda.
                      • Si la celda recibe una señal de aprobación en el punto de control G1, generalmente completa el ciclo celular y se divide.
                      • Si no recibe una señal de aprobación, la celda sale del ciclo y cambia a un estado no dividido, la fase G0.
                        • La mayoría de las células del cuerpo humano se encuentran en esta fase.
                        • Las células del hígado pueden ser "devueltas" al ciclo celular por señales externas, como los factores de crecimiento liberados durante una lesión.
                        • Las células nerviosas y musculares altamente especializadas nunca se dividen.
                        • Estas moléculas reguladoras incluyen proteína quinasas que activan o desactivan otras proteínas fosforilándolas.
                        • Los niveles de proteínas ciclina fluctúan cíclicamente.
                        • Debido al requisito de unión de una ciclina, las quinasas se denominan quinasas dependientes de ciclina o Cdks.
                        • MPF promueve la mitosis al fosforilar una variedad de otras proteínas quinasas.
                        • El MPF estimula la fragmentación de la envoltura nuclear mediante la fosforilación de varias proteínas de la lámina nuclear.
                        • También desencadena la descomposición de la ciclina, disminuyendo los niveles de ciclina y MPF durante la mitosis e inactivando MPF.
                          • La parte no ciclina de MPF, la Cdk, persiste en la célula en forma inactiva hasta que se asocia con nuevas moléculas de ciclina sintetizadas durante las fases S y G2 de la siguiente ronda del ciclo.

                          Las señales internas y externas ayudan a regular el ciclo celular.

                          • Si bien los científicos de investigación saben que las Cdks activas funcionan mediante la fosforilación de proteínas, la identidad de todas estas proteínas aún se está investigando.
                          • Los científicos aún no saben qué hacen realmente los Cdks en la mayoría de los casos.
                          • Algunos pasos en las vías de señalización que regulan el ciclo celular son claros.
                            • Algunas señales se originan en el interior de la célula, otras en el exterior.
                            • Esto asegura que las células hijas no terminen con cromosomas extra o faltantes.
                            • Esto mantiene al complejo promotor de anafase (APC) en un estado inactivo.
                            • Cuando se unen todos los cinetocoros, la APC se activa, lo que desencadena la descomposición de la ciclina y la inactivación de las proteínas que mantienen unidas las cromátidas hermanas.
                            • Por ejemplo, las células no se dividen si un nutriente esencial se deja fuera del medio de cultivo.
                            • Por ejemplo, los factores de crecimiento derivados de plaquetas (PDGF), producidos por las células sanguíneas de las plaquetas, se unen a los receptores de tirosina quinasa de los fibroblastos, un tipo de célula del tejido conectivo.
                            • Esto desencadena una vía de transducción de señales que permite que las células pasen el punto de control G1 y se dividan.
                            • Los fibroblastos en cultivo solo se dividirán en presencia de un medio que también contenga PDGF.
                            • La proliferación resultante de fibroblastos ayuda a curar la herida.
                            • Las células cultivadas normalmente se dividen hasta formar una sola capa en la superficie interna del recipiente de cultivo.
                            • Si se crea un espacio, las células crecerán para llenar el espacio.
                            • A altas densidades, la cantidad de factores de crecimiento y nutrientes es insuficiente para permitir el crecimiento celular continuo.
                            • Para dividirse, deben anclarse a un sustrato, generalmente la matriz extracelular de un tejido.
                            • El control parece estar mediado por vías que involucran proteínas de la membrana plasmática y elementos del citoesqueleto ligados a ellas.

                            Las células cancerosas se han escapado de los controles del ciclo celular.

                            • Las células cancerosas se dividen excesivamente e invaden otros tejidos porque están libres de los mecanismos de control del cuerpo.
                              • Las células cancerosas no dejan de dividirse cuando se agotan los factores de crecimiento.
                              • Esto se debe a que una célula cancerosa fabrica sus propios factores de crecimiento, tiene una anomalía en la vía de señalización o tiene un sistema de control del ciclo celular anormal.
                              • Por el contrario, casi todas las células de mamíferos se dividen de 20 a 50 veces en condiciones de cultivo antes de detenerse, envejecer y morir.
                              • Las células HeLa de un tumor extraído de una mujer (Henrietta Lacks) en 1951 todavía se reproducen en cultivo.
                              • Normalmente, el sistema inmunológico reconoce y destruye las células transformadas.
                              • Sin embargo, las células que evaden la destrucción proliferan para formar un tumor, una masa de células anormales.
                              • La mayoría no causan problemas graves y se pueden extirpar por completo mediante cirugía.
                              • Las células cancerosas son anormales de muchas formas.
                              • Pueden tener un número inusual de cromosomas, su metabolismo puede estar inhabilitado y pueden dejar de funcionar de manera constructiva.
                              • Las células cancerosas pueden secretar moléculas de señal que hacen que los vasos sanguíneos crezcan hacia el tumor.
                              • Estos tratamientos se dirigen a las células en división activa.
                              • Los fármacos quimioterapéuticos interfieren con pasos específicos del ciclo celular.
                              • Por ejemplo, Taxol previene la despolimerización mitótica, evitando que las células pasen de la metafase.
                              • Los efectos secundarios de la quimioterapia se deben a los efectos del fármaco en las células normales.
                              • Las causas son diversas, pero la transformación celular siempre implica la alteración de genes que influyen en el sistema de control del ciclo celular.

                              Esquema de la conferencia de Campbell / Reece Biology, séptima edición, © Pearson Education, Inc. 12-1


                              La verdad sobre los gusanos que se ahogan

                              La sabiduría convencional sostiene que las lombrices de tierra salen a la superficie después de la lluvia porque no pueden respirar. Esto todavía se les enseña a los escolares, y puede encontrar muchas explicaciones detalladas en línea. La mayoría afirma que los rastros de lombrices y las bolsas de aire subterráneas se sumergen y las lombrices de tierra no pueden respirar. Que tiene sentido.

                              La mayoría de los investigadores, sin embargo, cuestionan esta explicación. Como Chris Lowe, investigador de la Universidad de Central Lancashire, señala en Científico americano, las lombrices de tierra respiran a través de la piel y necesitan humedad para hacerlo.

                              Los humanos se ahogan cuando sus pulmones se llenan de agua. Esto no es posible para las lombrices de tierra porque carecen de pulmones. Múltiples estudios también han demostrado que la mayoría de las especies de lombrices de tierra pueden sobrevivir sumergidas en el agua durante dos semanas o más.


                              Un lío revuelto

                              Karen Schindler
                              1 de mayo de 2016

                              Una micrografía de luz de una sección del ovario fetal muestra folículos primordiales (óvalos de color rosa claro) con ovocitos (manchas de color rosa oscuro) que ya han comenzado a madurar y convertirse en óvulos fertilizables. Pero el proceso no se completará durante décadas, tiempo durante el cual pueden ocurrir errores en la división cromosómica. & copiar TISSUEPIX / SCIENCE SOURCE

                              Hasta una cuarta parte de los embarazos no llegan a término. A menudo, el cuerpo aborta un embrión antes de que la mujer sepa que está embarazada. La causa más común de aborto espontáneo es la aneuploidía del óvulo y mdash, el ovocito contiene demasiados o muy pocos cromosomas. Por tanto, la aneuploidía es la principal causa genética de infertilidad, y los embriones que no se abortan pueden dar lugar a niños con trastornos del desarrollo, como el síndrome de Down (trisomía 21), el síndrome de Edwards (trisomía 18) y el síndrome de Turner (monosomía X).

                              La vida de un ovocito comienza durante el desarrollo fetal femenino, pero no termina durante décadas, lo que proporciona múltiples ventanas.

                              Durante más de 80 años, la comunidad científica ha sabido que la incidencia de partos con síndrome de Down aumenta con la edad materna y que la fertilidad femenina disminuye rápidamente después de los 35 años. 1 Estas preocupaciones pueden evitarse mediante el uso de óvulos de donantes de mujeres más jóvenes, sin embargo, sugiere que los óvulos de las mujeres mayores son la fuente del deterioro reproductivo, no el sistema reproductivo de la madre en sí. Efectivamente, hasta el 20 por ciento de los huevos en hembras sanas pueden ser aneuploides, y este número aumenta con la edad. Pero a pesar de la ubicuidad de la aneuploidía del huevo, las razones celulares y genéticas del fenómeno son poco conocidas.

                              Ahora sabemos que el proceso de meiosis de múltiples etapas que forma los óvulos de una mujer es muy propenso a errores. 2 Si bien la meiosis de la línea germinal en los hombres se inicia en la pubertad y proporciona un nuevo suministro de espermatozoides haploides hasta la muerte, la vida de un ovocito comienza durante el desarrollo fetal femenino pero no termina en décadas, lo que brinda múltiples oportunidades para problemas que comprometen el óvulo. calidad. Y en los últimos dos años, los médicos y los científicos básicos han comenzado a realizar análisis de ovocitos humanos para obtener los detalles moleculares de este problema generalizado. Gracias a los avances técnicos, como el mapeo de recombinación de todo el genoma y las imágenes de células vivas de alta resolución, ahora tenemos una imagen más clara de cómo se comportan los cromosomas durante la meiosis.

                              Una vez que los científicos comprenden la maquinaria básica que controla la meiosis, pueden desarrollar diagnósticos e intervenciones apropiadas para ayudar a las mujeres a lograr embarazos con óvulos que tienen cromosomas distribuidos adecuadamente. Actualmente, una de cada seis parejas es infértil y aproximadamente la mitad de esos casos se deben a anomalías en el lado femenino. Y a medida que aumenta la edad promedio a la que una mujer experimenta su primer embarazo en los EE. UU. Y otros países desarrollados (en algunas naciones, esa edad ha llegado a los 30), los desafíos de la aneuploidía solo se volverán más comunes.

                              Dividiendo el genoma

                              DIVISIÓN ASIMÉTRICA: Justo antes de la ovulación, la primera división celular de la meiosis produce un ovocito grande (verde) y un cuerpo polar mucho más pequeño (amarillo). © PROF. PM. MOTTA / UNIV.“La Sapienza”, ROMA / FUENTE DE CIENCIA Durante el desarrollo fetal femenino, las células germinales primordiales que dan lugar a los ovocitos replican su complemento diploide completo de ADN, con cada cromosoma formando dos cromátidas hermanas unidas a lo largo de los brazos y centrómeros por un complejo proteico conocido como cohesin. Los cromosomas homólogos luego se emparejan entre sí e intercambian fragmentos de ADN mediante recombinación homóloga. El proceso implica romper los cromosomas e intercambiar fragmentos de ADN entre cromátidas no hermanas de un par homólogo (homólogos). Durante el intercambio, denominado cruzamiento, se forman enlaces llamados quiasmas entre homólogos y se mantienen hasta el inicio de la anafase I varias décadas después, cuando los cromosomas se separan antes de la división en dos células hijas. Esto marca la finalización de la primera etapa de la meiosis (Meiosis I). Si los quiasmas no se forman, los cromosomas pueden separarse incorrectamente, un fenómeno conocido como no disyunción. (Vea la ilustración a continuación y “Representando la herencia, 1916”). La mayoría de los casos de trisomía 21 se deben a la no disyunción materna.

                              El año pasado, Christian Ottolini en el laboratorio de Eva Hoffman en la Universidad de Kent en el Reino Unido y sus colegas generaron mapas de recombinación de todo el genoma, denominados "MeioMaps", y encontraron evidencia de que la recombinación que funciona correctamente protege contra los errores de segregación cromosómica en los ovocitos humanos. Utilizando matrices de polimorfismo de nucleótido único (SNP) con unos 300.000 marcadores genéticos, los investigadores identificaron los sitios de recombinación en 13 ovocitos humanos y sus cuerpos polares asociados (las células no funcionales producidas durante la meiosis que no se convierten en óvulos maduros) así como en 10 embriones. –Conjuntos de cuerpos polares de pacientes sometidos a fertilización in vitro (FIV). En particular, esta es la primera vez que los investigadores evalúan todos los productos de una meiosis completa. Además, los investigadores realizaron un diagnóstico genético preimplantacional de 29 embriones para diagnosticar la aneuploidía. Si bien el número de eventos de recombinación fue muy variable entre las muestras, tendieron a disminuir con la edad. Y los ovocitos que se sometieron a menos recombinación tenían más probabilidades de ser aneuploides. 3

                              La no disyunción no es la única forma de obtener óvulos con un número incorrecto de cromosomas. De hecho, algunos datos indican que una causa más frecuente de aneuploidía es la separación prematura de cromátidas hermanas (PSSC). 4,5 En condiciones normales, la cohesina se deposita a lo largo de los cromosomas durante la replicación del ADN premeiótico para mantener unidas las cromátidas hermanas. Al inicio de la anafase durante la meiosis I, la cohesina se escinde a lo largo de los brazos del cromosoma, pero está protegida en los centrómeros hermanos por una proteína llamada shugoshin para asegurar que las cromátidas hermanas permanezcan juntas mientras los homólogos se segregan. Durante la anafase de la meiosis II, la cohesina restante se escinde, lo que permite la separación de las cromátidas hermanas y la formación de cuatro células hijas completamente haploides. Por lo tanto, para asegurar asociaciones adecuadas de cromátidas hermanas a lo largo de la maduración de los ovocitos, las proteínas de cohesina depositadas durante el desarrollo fetal deben seguir siendo funcionales décadas después. 6 Si la cohesina se pierde o se vuelve disfuncional en cualquier punto del camino, las cromátidas hermanas pueden ser atraídas hacia diferentes células hijas prematuramente.

                              Efectivamente, como hemos descubierto mis colegas y yo, así como otros grupos, los niveles de cohesina se reducen y los centrómeros de cromátidas hermanas comienzan a separarse prematuramente en los ovocitos de los ratones envejecidos. 7,8,9 De manera similar, la distancia entre las cromátidas hermanas en los ovocitos humanos aumenta con la edad materna y las tasas de aneuploidía aumentan. 10,11 Estas observaciones apoyan la hipótesis de que el agotamiento de la cohesina puede conducir a un aumento de PSSC en huevos humanos.

                              Además, mientras que en ratones y otros organismos modelo los cinetocoros de cromátidas hermanas (los dos complejos de proteínas centroméricas que se unen a los microtúbulos del huso que se extienden desde los polos de la célula durante la meiosis) se fusionan, investigaciones recientes sugieren que lo mismo puede no ser cierto para los cromosomas en humanos. huevos. El año pasado, dos grupos independientes utilizaron imágenes de alta resolución para examinar la geometría de los cinetocoros de cromátidas hermanas en ovocitos humanos recolectados para FIV y encontraron que no estaban fusionados y, por lo tanto, no actuaban como una sola unidad como lo hacen en ratones y otros organismos, donde sirven como garantía adicional de que ambas cromátidas terminan en la misma célula hija después de la primera división meiótica. 12,13 La distancia entre cinetocoros de cromátidas hermanas en ovocitos humanos aumenta con la edad materna, pero la separación de cinetocoros también se observa con frecuencia en mujeres más jóvenes, lo que posiblemente contribuya al hecho de que incluso las mujeres jóvenes pueden tener altas tasas de aneuploidía meiótica. 14,15 (Ver "En los genes" a continuación).

                              Pero las altas tasas de PSSC no descartan el papel de los defectos de recombinación en la aneuploidía. En 2006, Beth Rockmill, entonces en el laboratorio de Shirleen Roeder en la Universidad de Yale, y sus colegas observaron cepas de levadura de tipo salvaje diseñadas para albergar una copia adicional del cromosoma 3 que contenía marcadores seleccionables para que pudieran detectar fácilmente PSSC. Después de diseccionar 1.300 esporas de tétrada, el equivalente a un huevo de mamífero y sus tres cuerpos polares, los investigadores encontraron una correlación entre PSSC y cruces que ocurrieron cerca del centrómero, lo que sugiere que es importante dónde se recombinan los cromosomas homólogos a lo largo de su longitud. Si el cruce está demasiado cerca del centrómero, puede interferir con la cohesión de las cromátidas hermanas, provocando la disociación de las cromátidas hermanas. 16 Ottolini y sus colaboradores también encontraron que algunos cromosomas en los óvulos humanos no lograron suprimir los cruces en o cerca de los centrómeros, de acuerdo con las observaciones del equipo de PSSC elevado.

                              MISTERIOS MEIÓTICOS: La meiosis en mujeres humanas tiene lugar durante décadas. En cualquier momento de este proceso, se puede transferir un número incorrecto de cromosomas a las células hijas, lo que da como resultado gametos aneuploides, la causa más común de aborto espontáneo y la raíz de ciertos trastornos del desarrollo, como el síndrome de Down.
                              Ver infografía completa: WEB | PDF © 2016 MICA DURAN

                              Todos estos escenarios de segregación errónea están centrados en los cromosomas. Sin embargo, lo que falta en estas imágenes es el comportamiento de los microtúbulos que conectan los cromosomas con los polos del huso en lados opuestos de la célula. Incluso si las cromátidas hermanas se separan prematuramente, es posible que no se segreguen incorrectamente si los microtúbulos se enganchan como lo harían si las cromátidas todavía estuvieran adheridas. Pero si estas conexiones no son correctas, los cromosomas corren el riesgo de terminar en la célula hija incorrecta. La unión de cinetocoros hermanos a fibras de microtúbulos de polos opuestos durante la meiosis I, por ejemplo, podría causar que las cromátidas hermanas se dividan. A medida que la distancia entre las cromátidas hermanas aumenta con la edad de la madre, es probable que también aumente el riesgo de una unión anómala de los microtúbulos.

                              Al visualizar 100 ovocitos humanos mientras experimentaban la formación del huso durante la meiosis I, Zuzana Holubcová en el laboratorio de Melina Schuh en el Medical Research Council en Cambridge, Reino Unido, y sus colegas observaron varias anomalías en la construcción del huso. 17 En algunos casos, la estructura del eje era inestable y carecía de polos o se volvía multipolar. Los investigadores también notaron problemas de segregación cromosómica, como cromosomas rezagados que permanecerían en el centro del huso durante la anafase I. Ellos plantearon la hipótesis de que estos cromosomas rezagados eran el resultado de errores en la forma en que se unían los microtúbulos. Tomando una instantánea de las conexiones de los microtúbulos, encontraron que el 20 por ciento de los cinetocoros de cromátidas hermanas se unían a ambos polos en lugar de a un solo polo. En los ratones, este apego es un proceso de prueba y error en el que las conexiones aberrantes normalmente se corrigen. Si los ovocitos humanos son ineficaces para corregir tales errores de adhesión, podría explicar la alta tasa de segregación errónea de cromosomas durante la formación de óvulos humanos.

                              Además, todos los ovocitos humanos que Holubcová rastreó carecían de centros de organización de microtúbulos que ayudaran a coordinar el ensamblaje del huso en los ovocitos de ratón. En cambio, los cromosomas iniciaron el crecimiento de microtúbulos. Además, los investigadores descubrieron que los ovocitos humanos tardaron un tiempo inusualmente largo en construir el huso: la friolera de 16 horas, en comparación con solo 5 horas en los ovocitos de ratón y los 30 minutos que necesitan las células para construir husos para la división mitótica. Una formación tan ineficaz del huso podría favorecer la colocación incorrecta de uniones que pueden provocar aneuploidía. Dada la importancia de las uniones de microtúbulos para la segregación cromosómica adecuada en el desarrollo de los ovocitos humanos, el estudio de la biología del huso de los ovocitos será fundamental para comprender por qué la meiosis I es tan propensa a errores.

                              Una mirada más cercana

                              Sorprendentemente, la segregación cromosómica incorrecta no siempre conduce a ovocitos aneuploides. El equipo de Ottolini observó, por ejemplo, que algunos ovocitos que habían experimentado PSSC todavía contenían la cantidad adecuada de cromosomas al final de la meiosis II. Específicamente, estos ovocitos parecían haber completado la meiosis al revés, separando las cromátidas hermanas en la meiosis I y los cromosomas homólogos en la meiosis II, como lo demuestra el hecho de que sus primeros cuerpos polares (formados durante la meiosis I) contenían un par de cromosomas homólogos, cada uno con solo una cromátida hermana. Durante la segunda división meiótica, entonces, los ovocitos segregaron esos pares de cromátidas homólogas, dando como resultado una célula euploide, o una con un número de cromosomas normal. Este fenómeno, que los autores denominaron "segregación inversa", pone en tela de juicio cuán ordenada es la segregación cromosómica en los ovocitos humanos.

                              Solo una vez que los científicos comprendan la maquinaria básica que controla la meiosis, podrán desarrollar diagnósticos e intervenciones adecuadas para ayudar a las mujeres a lograr embarazos con óvulos que tengan los cromosomas distribuidos adecuadamente.

                              También podría producirse un fenómeno similar cuando los cromosomas homólogos emparejados, o bivalentes, se separan prematuramente. En la década de 1990, Roslyn Angell de la Universidad de Edimburgo examinó 200 ovocitos descartados de pacientes sometidos a FIV y observó 61 casos de homólogos solitarios (univalentes) que aparentemente se habían separado precozmente durante la metafase de la meiosis I, antes de la primera división celular meiótica. 18,19 El año pasado, utilizando microscopía confocal de alta resolución en vivo para rastrear cinetocoros individuales, Yogo Sakakibara en el laboratorio de Tomoya Kitajima y sus colegas en el Centro RIKEN de Biología del Desarrollo en Kobe, Japón, documentaron el mismo fenómeno en ovocitos de ratones jóvenes y viejos. : los cinetocoros homólogos a veces estaban más separados de lo normal, y esto a menudo conducía a una formación univalente. 20

                              Los univalentes resultantes tuvieron uno de tres destinos durante la meiosis I, dos de los cuales implican una segregación desequilibrada: ambas cromátidas de un univalente podrían segregarse en una célula hija, mientras que las cromátidas del otro homólogo se separaron, o las cuatro cromátidas de los dos univalentes podrían segregarse. terminan en la misma celda hija. La mayor parte del tiempo, sin embargo, la segregación fue equilibrada, donde las dos cromátidas hermanas de cada homólogo se segregaron en células hijas separadas. El huevo resultante era euploide pero con una cromátida hermana de cada homólogo en lugar de ambas cromátidas de un solo homólogo, al igual que los patrones de segregación inversa observados por el equipo de Ottolini. (Vea la ilustración de arriba).

                              Sakakibara y sus colegas también examinaron tres ovocitos humanos de donantes mayores de 35 años y nuevamente observaron univalentes antes de la segregación por meiosis I, lo que sugiere que esta separación de homólogos puede contribuir a altas tasas de aneuploidía del huevo. Pero debido a que una división equilibrada de los univalentes resultantes daría como resultado un huevo euploide, un análisis cromosómico sin observar el comportamiento del cromosoma no detectaría ningún problema. Solo a través del poder de las imágenes en vivo los investigadores pueden detectar una segregación cromosómica inadecuada, pero equilibrada.

                              Debido a que estos embriones son euploides, no se sabe si su desarrollo es equivalente a los derivados de la segregación meiótica clásica. 21 Quizás la selección de estos embriones euploides para la transferencia podría ayudar a explicar las bajas tasas de éxito de los procedimientos de FIV, en los que los óvulos fertilizados se examinan para detectar aneuploidías y otras anomalías cromosómicas antes de trasplantarlos al útero del huésped. Si tal segregación inversa es perjudicial para el feto, las pantallas de FIV deben muestrear tanto los embriones como los cuerpos polares después de la fertilización para identificar todos los casos en los que la meiosis puede haber salido mal.

                              Un grano de sal

                              Si bien el estudio de los ovocitos recuperados de las clínicas de FIV ha mejorado enormemente nuestra comprensión de los errores que pueden ocurrir durante la meiosis, los resultados deben interpretarse con precaución. La mayoría de los pacientes se han sometido a estimulación hormonal para aumentar el número de ovocitos recuperados, posiblemente reclutando ovocitos de peor calidad. Además, los óvulos que completan con éxito la meiosis I se fertilizan y se convierten en embriones, dejando los ovocitos que aún no han completado la meiosis I para que se utilicen en este tipo de estudios. Por lo tanto, es posible que estos ovocitos descartados no sean representativos de cómo se comportaría un ovocito sano.

                              Actualmente, la mayoría de los estados de EE. UU. Y otros países no permiten una compensación económica a las mujeres por donar sus ovocitos para la investigación. Por lo tanto, es raro que uno se ofrezca como voluntario para someterse a un proceso invasivo en aras del avance científico, limitando así los ovocitos utilizados en experimentos a los de mujeres sometidas a FIV.

                              Además de las preguntas restantes sobre cómo se comportan (mal) los cromosomas en los ovocitos humanos normales, también nos queda tratar de entender por qué. ¿Qué jugadores moleculares son deficientes en los ovocitos humanos en comparación con otros organismos, como los ratones, que tienen tasas más bajas de aneuploidía? ¿Pueden mejorarse los métodos de selección de gametos que tienen como objetivo fertilizar solo los óvulos que hicieron todo bien durante la meiosis? ¿Y es posible desarrollar intervenciones para corregir este proceso propenso a errores cuando los pacientes se someten a FIV?

                              Responder a estas preguntas será fundamental para mejorar los resultados de la FIV. Con suerte, al combinar estos experimentos de observación utilizando ovocitos humanos con experimentos biológicos genéticos y celulares que se pueden realizar en sistemas modelo, los investigadores en el campo de la biología reproductiva humana pronto resolverán estos misterios.

                              Karen Schindler es profesora asistente que estudia biología reproductiva en el Departamento de Genética de Rutgers, la Universidad Estatal de Nueva Jersey.

                              EN LOS GENES
                              Por Jacob Ohring

                              Aunque la edad materna está claramente asociada con la incidencia de aneuploidía, no explica por qué algunas mujeres jóvenes reproductivamente (& lt35 años) tienen niveles de aneuploidía superiores al promedio. Algunos estudios basados ​​en poblaciones apuntan a la genética como el eslabón perdido. Por ejemplo, los matrimonios entre parientes cercanos se asocian con un aumento de la aneuploidía entre los niños de poblaciones específicas. En 1970, se estimaba que el 50 por ciento de todos los matrimonios entre kuwaitíes nativos ocurrieron entre familiares cercanos, y el 40 por ciento de los kuwaitíes no nativos que vivían en el país estaban en matrimonios familiares (Clin Genet, 27: 483 - 86, 1985). Los datos de los 11,614 nacimientos que ocurrieron ese año en el Hospital Obstétrico de Kuwait respaldaron los efectos del aumento de la edad materna, pero también señalaron que el estrecho parentesco entre los padres provoca un aumento en la incidencia de niños nacidos con síndrome de Down. Los beduinos kuwaitíes, que tienen tasas más altas de matrimonios consanguíneos que los kuwaitíes urbanos, tenían casi el doble de riesgo de tener un hijo con el trastorno (3 / 1.000 nacimientos, en comparación con 1,6 / 1.000 nacimientos).

                              Los análisis del síndrome de Down en los EE. UU. Entre 1983 y 1990 también han relacionado la genética con las tasas del trastorno. Los datos de 17 programas de vigilancia estatales revelaron tasas más altas de síndrome de Down para la población hispana (1.8 / 1,000 nacimientos) que para la población blanca (0.92 / 1,000 nacimientos) y la población negra (0.72 / 1,000 nacimientos), incluso cuando se controla por edad materna. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. Atribuyeron estas discrepancias al uso diferencial de los diagnósticos prenatales, pero esta tendencia para las madres hispanas también se identificó en los países de América del Sur, donde el acceso a estos servicios es más equitativo: en un hospital remoto de Chile entre 1997. y 2003, la prevalencia del síndrome de Down fue de 2,96 / 1.000 nacidos vivos. Estos estudios, y muchos otros, apoyan la hipótesis de que algunas mujeres están genéticamente predispuestas a producir gametos aneuploides, incluso a una edad temprana.

                              Con el advenimiento del cribado de embriones en las clínicas de FIV, junto con los costos decrecientes de la secuenciación de próxima generación, es fácil imaginar que una evaluación de los genomas de pacientes que producen más o menos embriones aneuploides podría identificar variantes genéticas causales. En un análisis de todo el genoma de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) en 2362 madres no relacionadas, por ejemplo, los investigadores identificaron una región del cromosoma 4 que está asociada con un error en la primera división mitótica después de la fertilización (Ciencias, 348: 235-38, 2015). De los muchos genes contenidos en esta región del cromosoma 4, la quinasa tipo polo 4 (PLK4) se destaca como posiblemente importante para mantener el número correcto de cromosomas en el embrión en desarrollo, ya que se sabe que regula la formación de huso en otros tipos de células. Sin embargo, esta conexión funcional aún no se ha probado, y hasta que se realicen más estudios, la comunidad científica permanece en gran parte en la oscuridad sobre los genes que subyacen a la calidad de los gametos.

                              Jacob Ohring se especializa en genética en la Universidad de Rutgers.


                              Expresiones de gratitud

                              Agradecemos a Alastair Simpson, Gordon Lax y Julius Lukeš por proporcionar acceso a los transcriptomes y genomas de Euglenida, Diplonemida y / o Kinetoplastida antes de la publicación Svenja Hester en Advanced Proteomics Facility para el procesamiento de muestras de espectrometría de masas Shabaz Mohammed por su asesoramiento sobre espectrometría de masas de reticulación y Keith Gull para proporcionando una micrografía electrónica original de T. brucei cinetocoros. También agradecemos a Kim Nasmyth y David Sherratt por su discusión. Agradecemos a los miembros de los laboratorios de Akiyoshi y Waller por sus comentarios.


                              Reutilización de proteínas del complejo sinaptonemal para cinetocoros en Kinetoplastida

                              Los cinetocoros son complejos de proteínas macromoleculares que provocan la segregación de los cromosomas durante la división celular. Los cinetocoros varían entre eucariotas en la composición y secuencia de proteínas1. Un ejemplo sorprendente de divergencia se ve en Kinetoplastida. Kinetoplastida son un grupo de flagelados unicelulares que incluyen parásitos como Tripanosoma y Leishmania spp. dentro del filo Euglenozoa. El tripanosoma tiene un cinetocoro formado por proteínas KKT / KKIP funcionalmente análogo al cinetocoro canónico que se encuentra en los organismos modelo, pero carece de homólogos directos de sus componentes. ¿Por qué y cómo las proteínas con funciones celulares aparentemente tan críticas evolucionan tan rápidamente? Más específicamente, ¿cómo surgió este cinetocoro cinetoplástido novedoso / único? ¿Fueron adquiridos de endosimbiontes o evolucionaron reutilizando otra maquinaria celular?

                              Hallazgos clave y direcciones futuras

                              El cinetocoro canónico tiene un origen en mosaico, con muchos componentes que comparten su ascendencia con proteínas que realizan una variedad de funciones que incluyen el transporte vesicular, la replicación y reparación del ADN y la transcripción 2. ¿Podría esto ser cierto también para los cinetoplástidos? Si bien no fue posible identificar homólogos de proteínas de cinetocoro, muchas de las proteínas KKT tenían dominios genéricos compartidos con proteínas involucradas en la recombinación homóloga, la reparación del ADN y reguladores del ciclo celular como las quinasas Polo. Esto proporcionó una pista sobre lo que podría estar sucediendo en los cinetoplastidos. Curiosamente, KKT17 / 18, dos componentes del subcomplejo KKT16 de tres miembros, que probablemente surgieron a través de la duplicación de genes, mostraron una topología de dominio único de repeticiones de Armadillo (ARM) con un dominio de homología de Pleckstrin (PH) seguido de bobinas enrolladas. Esta disposición de dominio solo se encuentra en SYCP2, una proteína del complejo sinaptonémico que une los cromosomas durante la recombinación homóloga meiótica, lo que sugiere una historia evolutiva compartida y la reutilización de componentes meióticos para diferentes funciones celulares en la mitosis.

                              Figura 1: Escenario evolutivo de las proteínas SYCP2-3 (Figura 5 de la preimpresión, proporcionada bajo la Licencia Internacional CC BY 4.0)

                              Usando un método de alineación iterativo que fusionó alineaciones específicas de clado en una súper alineación, los autores identificaron proteínas de la familia SYCP 2-3 que normalmente eran difíciles de detectar o establecer relaciones usando solo referencias de metazoos en eucariotas, incluyendo Giardia, microsporidios y diversos hongos. sugiriendo un origen antiguo de estos cinetocoros kinetoplastid. Además, la mayoría de los linajes que carecían de SYCP 2-3 tampoco han revelado ninguna estructura compleja sinaptonemal. Por tanto, la presencia de SYCP 2-3 en un proteoma podría ser un indicador potencial de la presencia del complejo sinaptonémico en el organismo.

                              Si bien esto nos da una idea de la historia evolutiva de este cinetocoro único, su relación con los otros cinetocoros eucariotas y antiguos actuales aún no está clara. ¿Reemplazaron los primeros cinetoplastidos sus cinetocoros canónicos por este nuevo? ¿O los primeros eucariotas tenían un cinetocoro diferente de todos los sistemas presentes en la actualidad, que divergían a lo largo de estos muchos caminos diferentes? Bueno, solo más estudios de este tipo dentro de los euglenozoos en parientes cercanos como Diplonemida, y en eucariotas en general, proporcionarán una mejor imagen de la ascendencia de este complejo de cinetocoro único y esencial.


                              Contenido

                              Aunque el proceso de meiosis está relacionado con el proceso de división celular más general de la mitosis, se diferencia en dos aspectos importantes:

                              generalmente ocurre entre cromátidas hermanas idénticas y no da lugar a cambios genéticos

                              La meiosis comienza con una célula diploide, que contiene dos copias de cada cromosoma, denominadas homólogos. Primero, la célula experimenta la replicación del ADN, por lo que cada homólogo ahora consta de dos cromátidas hermanas idénticas. Luego, cada conjunto de homólogos se empareja e intercambia información genética por recombinación homóloga que a menudo conduce a conexiones físicas (cruces) entre los homólogos. En la primera división meiótica, los homólogos se segregan para separar las células hijas mediante el aparato del huso. Luego, las células proceden a una segunda división sin que intervenga una ronda de replicación del ADN. Las cromátidas hermanas se segregan para separar las células hijas para producir un total de cuatro células haploides. Las hembras emplean una ligera variación en este patrón y producen un óvulo grande y dos cuerpos polares pequeños. Debido a la recombinación, una cromátida individual puede consistir en una nueva combinación de información genética materna y paterna, lo que da como resultado una descendencia que es genéticamente distinta de cualquiera de los padres. Además, un gameto individual puede incluir una variedad de cromátidas maternas, paternas y recombinantes. Esta diversidad genética resultante de la reproducción sexual contribuye a la variación de los rasgos sobre los que puede actuar la selección natural.

                              La meiosis utiliza muchos de los mismos mecanismos que la mitosis, el tipo de división celular que utilizan los eucariotas para dividir una célula en dos células hijas idénticas. En algunas plantas, hongos y protistas, la meiosis da como resultado la formación de esporas: células haploides que pueden dividirse vegetativamente sin someterse a fertilización. Algunos eucariotas, como los rotíferos bdelloides, no tienen la capacidad de llevar a cabo la meiosis y han adquirido la capacidad de reproducirse por partenogénesis.

                              La meiosis no ocurre en arqueas o bacterias, que generalmente se reproducen asexualmente por fisión binaria. Sin embargo, un proceso "sexual" conocido como transferencia horizontal de genes implica la transferencia de ADN de una bacteria o arqueona a otra y la recombinación de estas moléculas de ADN de diferente origen parental.

                              La meiosis fue descubierta y descrita por primera vez en huevos de erizo de mar en 1876 por el biólogo alemán Oscar Hertwig. Fue descrito nuevamente en 1883, a nivel de cromosomas, por el zoólogo belga Edouard Van Beneden, en Ascaris huevos de lombrices intestinales. Sin embargo, la importancia de la meiosis para la reproducción y la herencia fue descrita solo en 1890 por el biólogo alemán August Weismann, quien señaló que eran necesarias dos divisiones celulares para transformar una célula diploide en cuatro células haploides si se tenía que mantener el número de cromosomas. En 1911, el genetista estadounidense Thomas Hunt Morgan detectó cruces en la meiosis en la mosca de la fruta. Drosophila melanogaster, que ayudó a establecer que los rasgos genéticos se transmiten en los cromosomas.

                              El término "meiosis" se deriva de la palabra griega μείωσις, que significa "disminución". Fue introducido a la biología por J.B. Farmer y J.E.S. Moore en 1905, utilizando la traducción idiosincrásica de "maiosis":

                              Proponemos aplicar los términos maiosis o fase maiótica para cubrir toda la serie de cambios nucleares incluidos en las dos divisiones que fueron designadas como heterotipo y homotipo por Flemming.. [8]

                              Koernicke (1905) y Pantel y De Sinety (1906) cambiaron la ortografía a "meiosis" para seguir las convenciones habituales para la transliteración del griego. [9]

                              La meiosis se divide en meiosis I y meiosis II, que se dividen a su vez en Karyokinesis I y Cytokinesis I y Karyokinesis II y Cytokinesis II respectivamente. Los pasos preparatorios que conducen a la meiosis son idénticos en patrón y nombre a la interfase del ciclo celular mitótico. [10] La interfase se divide en tres fases:

                                : En esta fase muy activa, la célula sintetiza su amplia gama de proteínas, incluidas las enzimas y proteínas estructurales que necesitará para crecer. En g1, cada uno de los cromosomas consta de una única molécula lineal de ADN. : El material genético se replica, cada uno de los cromosomas de la célula se duplica para convertirse en dos cromátidas hermanas idénticas unidas en un centrómero. Esta replicación no cambia la ploidía de la célula ya que el número de centrómeros sigue siendo el mismo. Las cromátidas hermanas idénticas aún no se han condensado en los cromosomas densamente empaquetados visibles con el microscopio óptico. Esto tendrá lugar durante la profase I en la meiosis. : G2 fase como se ve antes de la mitosis no está presente en la meiosis. La profase meiótica corresponde más estrechamente a la G2 fase del ciclo celular mitótico.

                              A la interfase le sigue la meiosis I y luego la meiosis II. La meiosis I separa los cromosomas homólogos replicados, cada uno todavía formado por dos cromátidas hermanas, en dos células hijas, reduciendo así el número de cromosomas a la mitad. Durante la meiosis II, las cromátidas hermanas se desacoplan y los cromosomas hijos resultantes se segregan en cuatro células hijas. Para los organismos diploides, las células hijas resultantes de la meiosis son haploides y contienen solo una copia de cada cromosoma. En algunas especies, las células entran en una fase de reposo conocida como interquinesis entre la meiosis I y la meiosis II.

                              La meiosis I y II se dividen cada una en etapas de profase, metafase, anafase y telofase, de propósito similar a sus subfases análogas en el ciclo celular mitótico. Por tanto, la meiosis incluye las etapas de meiosis I (profase I, metafase I, anafase I, telofase I) y meiosis II (profase II, metafase II, anafase II, telofase II).

                              Durante la meiosis, los genes específicos se transcriben con mayor frecuencia. [11] [12] Además de una fuerte expresión de ARNm específica en la etapa meiótica, también existen controles de traducción generalizados (por ejemplo, el uso selectivo de ARNm preformado), que regulan la expresión proteica específica de la etapa meiótica final de los genes durante la meiosis. [13] Por lo tanto, tanto los controles de transcripción como de traducción determinan la amplia reestructuración de las células meióticas necesarias para llevar a cabo la meiosis.

                              Meiosis I Editar

                              La meiosis I segrega cromosomas homólogos, que se unen como tétradas (2n, 4c), produciendo dos células haploides (n cromosomas, 23 en humanos) que contienen cada una pares de cromátidas (1n, 2c). Debido a que la ploidía se reduce de diploide a haploide, la meiosis I se denomina división reduccional. La meiosis II es una división ecuacional análoga a la mitosis, en la que las cromátidas hermanas se segregan, creando cuatro células hijas haploides (1n, 1c). [14]

                              Profase I Editar

                              La profase I es, con mucho, la fase más larga de la meiosis (que dura 13 de 14 días en ratones [15]). Durante la profase I, los cromosomas maternos y paternos homólogos se emparejan, hacen sinapsis e intercambian información genética (por recombinación homóloga), formando al menos un cruce por cromosoma. [16] Estos cruces se hacen visibles como chiasmata (plural singular quiasma). [17] Este proceso facilita el emparejamiento estable entre cromosomas homólogos y, por tanto, permite una segregación precisa de los cromosomas en la primera división meiótica. Los cromosomas apareados y replicados se denominan bivalentes (dos cromosomas) o tétradas (cuatro cromátidas), y un cromosoma proviene de cada padre. La profase I se divide en una serie de subestaciones que se denominan según la apariencia de los cromosomas.

                              Leptoteno Editar

                              La primera etapa de la profase I es la leptoteno etapa, también conocida como leptonema, de las palabras griegas que significan "hilos delgados". [18]: 27 En esta etapa de la profase I, los cromosomas individuales, cada uno de los cuales consta de dos cromátidas hermanas replicadas, se "individualizan" para formar hebras visibles dentro del núcleo. [18]: 27 [19]: 353 Cada uno de los cromosomas forma una matriz lineal de bucles mediados por cohesina, y los elementos laterales del complejo sinaptonémico se ensamblan formando un "elemento axial" del que emanan los bucles. [20] La recombinación es iniciada en esta etapa por la enzima SPO11 que crea roturas programadas de doble cadena (alrededor de 300 por meiosis en ratones). [21] Este proceso genera filamentos de ADN de una sola hebra recubiertos por RAD51 y DMC1 que invaden los cromosomas homólogos, formando puentes entre ejes y dando como resultado el emparejamiento / co-alineación de homólogos (a una distancia de

                              Cigoteno editar

                              El leptoteno es seguido por el cigoteno etapa, también conocida como zygonema, de las palabras griegas que significan "hilos emparejados", [18]: 27 que en algunos organismos también se denomina etapa de ramo debido a la forma en que los telómeros se agrupan en un extremo del núcleo. [23] En esta etapa, los cromosomas homólogos se vuelven mucho más cercanos (

                              100 nm) y apareados de forma estable (un proceso llamado sinapsis) mediado por la instalación de los elementos transversales y centrales del complejo sinaptonemal. [20] Se cree que la sinapsis ocurre en forma de cremallera a partir de un nódulo de recombinación. Los cromosomas emparejados se denominan cromosomas bivalentes o tétrada.

                              Pachytene Editar

                              los paquiteno etapa (/ ˈ p æ k ɪ t iː n / PAK -i-adolescente), también conocido como paquinema, de las palabras griegas que significan "hilos gruesos". [18]: 27 es la etapa en la que todos los cromosomas autosómicos tienen sinapsis. En esta etapa, la recombinación homóloga, incluido el cruzamiento cromosómico (cruzamiento), se completa mediante la reparación de las roturas de doble hebra formadas en el leptoteno. [20] La mayoría de las roturas se reparan sin formar cruces que provoquen la conversión de genes. [24] Sin embargo, un subconjunto de rupturas (al menos una por cromosoma) forman cruces entre cromosomas no hermanos (homólogos) que resultan en el intercambio de información genética. [25] Los cromosomas sexuales, sin embargo, no son completamente idénticos y solo intercambian información sobre una pequeña región de homología llamada región pseudoautosómica. [26] El intercambio de información entre las cromátidas homólogas da como resultado una recombinación de información. Cada cromosoma tiene el conjunto completo de información que tenía antes, y no se forman huecos como resultado del proceso. Debido a que los cromosomas no se pueden distinguir en el complejo sinaptonemal, el acto real de cruzar no se percibe a través de un microscopio óptico ordinario y los quiasmas no son visibles hasta la siguiente etapa.

                              Diploteno Editar

                              Durante el diploteno etapa, también conocida como diplonema, de las palabras griegas que significan "dos hilos", [18]: 30 el complejo sinaptonémico se desmonta y los cromosomas homólogos se separan un poco entre sí. Sin embargo, los cromosomas homólogos de cada bivalente permanecen estrechamente unidos en los quiasmas, las regiones donde se produjo el entrecruzamiento. Los quiasmas permanecen en los cromosomas hasta que se cortan en la transición a la anafase I para permitir que los cromosomas homólogos se muevan a los polos opuestos de la célula.

                              En la ovogénesis fetal humana, todos los ovocitos en desarrollo se desarrollan hasta esta etapa y se detienen en la profase I antes del nacimiento. [27] Este estado suspendido se conoce como etapa de dictyotene o dictar. Dura hasta que se reanuda la meiosis para preparar el ovocito para la ovulación, que ocurre en la pubertad o incluso más tarde.

                              Diaquinesis Editar

                              Los cromosomas se condensan aún más durante el diaquinesis etapa, de las palabras griegas que significan "moverse a través". [18]: 30 Este es el primer punto en la meiosis donde las cuatro partes de las tétradas son realmente visibles. Los sitios de cruce se entrelazan, superponiéndose efectivamente, haciendo que los quiasmas sean claramente visibles. Aparte de esta observación, el resto de la etapa se parece mucho a la prometafase de la mitosis; los nucleolos desaparecen, la membrana nuclear se desintegra en vesículas y el huso meiótico comienza a formarse.

                              Formación de huso meiótico Editar

                              A diferencia de las células mitóticas, los ovocitos humanos y de ratón no tienen centrosomas para producir el huso meiótico. En ratones, aproximadamente 80 MicroTubule Organizing Centers (MTOC) forman una esfera en el ooplasma y comienzan a nuclear microtúbulos que se extienden hacia los cromosomas, uniéndose a los cromosomas en el cinetocoro. Con el tiempo, los MTOC se fusionan hasta que se forman dos polos, generando un eje en forma de barril. [28] En los ovocitos humanos, la nucleación de los microtúbulos del huso comienza en los cromosomas, formando un aster que eventualmente se expande para rodear los cromosomas. [29] Los cromosomas luego se deslizan a lo largo de los microtúbulos hacia el ecuador del huso, en cuyo punto los cinetocoros cromosómicos forman uniones terminales a los microtúbulos. [30]

                              Metafase I Editar

                              Los pares homólogos se mueven juntos a lo largo de la placa de metafase: como microtúbulos cinetocoros Desde ambos polos del huso se unen a sus respectivos cinetocoros, los cromosomas homólogos apareados se alinean a lo largo de un plano ecuatorial que biseca el huso, debido a las continuas fuerzas de contrapeso ejercidas sobre los bivalentes por los microtúbulos que emanan de los dos cinetocoros de cromosomas homólogos. Este accesorio se conoce como accesorio bipolar. La base física del surtido independiente de cromosomas es la orientación aleatoria de cada bivalente a lo largo de la placa de metafase, con respecto a la orientación de los otros bivalentes a lo largo de la misma línea ecuatorial. [17] La ​​cohesina del complejo de proteínas mantiene unidas a las cromátidas hermanas desde el momento de su replicación hasta la anafase. En la mitosis, la fuerza de los microtúbulos del cinetocoro tirando en direcciones opuestas crea tensión. La célula percibe esta tensión y no progresa con la anafase hasta que todos los cromosomas están correctamente biorientados. En la meiosis, el establecimiento de tensión normalmente requiere al menos un cruce por par de cromosomas además de la cohesión entre cromátidas hermanas (ver Segregación de cromosomas).

                              Anafase I Editar

                              Los microtúbulos del cinetocoro se acortan, tirando de los cromosomas homólogos (cada uno de los cuales consta de un par de cromátidas hermanas) hacia los polos opuestos. Los microtúbulos no cinetocoros se alargan, separando aún más los centrosomas. La célula se alarga en preparación para la división por el centro. [17] A diferencia de la mitosis, solo la cohesina de los brazos del cromosoma se degrada mientras que la cohesina que rodea el centrómero permanece protegida por una proteína llamada Shugoshin (en japonés, "espíritu guardián"), lo que evita que las cromátidas hermanas se separen. [31] Esto permite que las cromátidas hermanas permanezcan juntas mientras los homólogos se segregan.

                              Telofase I Editar

                              La primera división meiótica termina efectivamente cuando los cromosomas llegan a los polos. Cada célula hija tiene ahora la mitad del número de cromosomas, pero cada cromosoma consta de un par de cromátidas. Los microtúbulos que forman la red del huso desaparecen y una nueva membrana nuclear rodea cada conjunto haploide. Los cromosomas se desenrollan nuevamente en cromatina. Se produce la citocinesis, el pellizco de la membrana celular en las células animales o la formación de la pared celular en las células vegetales, completando la creación de dos células hijas. Sin embargo, la citocinesis no se completa por completo dando como resultado "puentes citoplásmicos" que permiten que el citoplasma se comparta entre las células hijas hasta el final de la meiosis II. [32] Las cromátidas hermanas permanecen adheridas durante la telofase I.

                              Las células pueden entrar en un período de reposo conocido como interquinesis o interfase II. No se produce ninguna replicación del ADN durante esta etapa.

                              Meiosis II Editar

                              La meiosis II es la segunda división meiótica y por lo general implica segregación ecuacional o separación de cromátidas hermanas. Mecánicamente, el proceso es similar a la mitosis, aunque sus resultados genéticos son fundamentalmente diferentes. El resultado final es la producción de cuatro células haploides (n cromosomas, 23 en humanos) a partir de las dos células haploides (con n cromosomas, cada una de las cuales consta de dos cromátidas hermanas) producidas en la meiosis I. Los cuatro pasos principales de la meiosis II son: profase II , metafase II, anafase II y telofase II.

                              En profase II, vemos nuevamente la desaparición de los nucléolos y la envoltura nuclear, así como el acortamiento y engrosamiento de las cromátidas. Los centrosomas se mueven a las regiones polares y disponen las fibras del huso para la segunda división meiótica.

                              En metafase II, los centrómeros contienen dos cinetocoros que se unen a las fibras del huso de los centrosomas en los polos opuestos. La nueva placa de metafase ecuatorial gira 90 grados en comparación con la meiosis I, perpendicular a la placa anterior. [33]

                              A esto le sigue anafase II, en el que la cohesina centromérica restante, que ya no está protegida por Shugoshin, se escinde, lo que permite que las cromátidas hermanas se segreguen. Las cromátidas hermanas por convención ahora se denominan cromosomas hermanos a medida que se mueven hacia polos opuestos. [31]

                              El proceso termina con telofase II, que es similar a la telofase I, y se caracteriza por la descondensación y alargamiento de los cromosomas y el desmontaje del huso. Las envolturas nucleares se vuelven a formar y la escisión o la formación de la placa celular finalmente produce un total de cuatro células hijas, cada una con un conjunto haploide de cromosomas.

                              La meiosis ahora está completa y termina con cuatro nuevas células hijas.

                              los origen y función de la meiosis actualmente no se comprenden bien científicamente y proporcionarían información fundamental sobre la evolución de la reproducción sexual en eucariotas. No existe un consenso actual entre los biólogos sobre las cuestiones de cómo el sexo en los eucariotas surgió en la evolución, qué función básica cumple la reproducción sexual y por qué se mantiene, dado el doble costo básico del sexo. Está claro que evolucionó hace más de 1.200 millones de años, y que casi todas las especies que son descendientes de las especies originales que se reproducen sexualmente siguen siendo reproductores sexuales, incluidas plantas, hongos y animales.

                              La meiosis es un evento clave del ciclo sexual en eucariotas. Es la etapa del ciclo de vida en la que una célula da lugar a células haploides (gametos), cada una de las cuales tiene la mitad de cromosomas que la célula parental. Dos de estos gametos haploides, que normalmente surgen de diferentes organismos individuales, se fusionan mediante el proceso de fertilización, completando así el ciclo sexual.

                              La meiosis es omnipresente entre los eucariotas. Ocurre en organismos unicelulares como la levadura, así como en organismos multicelulares, como los humanos. Los eucariotas surgieron de procariotas hace más de 2.200 millones de años [34] y los primeros eucariotas fueron probablemente organismos unicelulares. Para comprender el sexo en eucariotas, es necesario comprender (1) cómo surgió la meiosis en eucariotas unicelulares y (2) la función de la meiosis.

                              Las nuevas combinaciones de ADN creadas durante la meiosis son una fuente importante de variación genética junto con la mutación, lo que da como resultado nuevas combinaciones de alelos, que pueden ser beneficiosas. La meiosis genera diversidad genética de gametos de dos formas: (1) Ley de surtido independiente. La orientación independiente de los pares de cromosomas homólogos a lo largo de la placa de la metafase durante la metafase I y la orientación de las cromátidas hermanas en la metafase II, esta es la separación posterior de los homólogos y las cromátidas hermanas durante la anafase I y II, permite una distribución aleatoria e independiente de los cromosomas para cada uno. célula hija (y finalmente a gametos) [35] y (2) Crossing Over. El intercambio físico de regiones cromosómicas homólogas por recombinación homóloga durante la profase I da como resultado nuevas combinaciones de información genética dentro de los cromosomas. [36]

                              Profase I arresto Editar

                              Los mamíferos hembras y las aves nacen con todos los ovocitos necesarios para futuras ovulaciones, y estos ovocitos se detienen en la etapa de profase I de la meiosis. [37] En los seres humanos, por ejemplo, los ovocitos se forman entre los tres y cuatro meses de gestación dentro del feto y, por lo tanto, están presentes al nacer. Durante esta profase I detenido (dictyate), que puede durar décadas, cuatro copias del genoma están presentes en los ovocitos. Se propuso la detención de ooctyes en la etapa de cuatro copias del genoma para proporcionar la redundancia de información necesaria para reparar el daño en el ADN de la línea germinal. [37] El proceso de reparación utilizado parece implicar una reparación recombinacional homóloga. [37] [38] Los ovocitos detenidos en la profase I tienen una alta capacidad para reparar eficazmente los daños del ADN, en particular las roturas de doble cadena inducidas exógenamente. [38] La capacidad de reparación del ADN parece ser un mecanismo clave de control de calidad en la línea germinal femenina y un determinante crítico de la fertilidad. [38]

                              En ciclos de vida Editar

                              La meiosis ocurre en los ciclos de vida eucariotas que involucran la reproducción sexual, que consiste en el proceso cíclico constante de meiosis y fertilización. Esto ocurre junto con la división celular mitótica normal. En los organismos multicelulares, hay un paso intermedio entre la transición diploide y haploide donde crece el organismo. En determinadas etapas del ciclo de vida, las células germinales producen gametos. Las células somáticas forman el cuerpo del organismo y no participan en la producción de gametos.

                              Los eventos cíclicos de meiosis y fertilización producen una serie de transiciones entre estados alternados haploides y diploides. La fase del organismo del ciclo de vida puede ocurrir durante el estado diploide (diplomático ciclo de vida), durante el estado haploide (haplóntico ciclo de vida), o ambos (haplodiplóntico ciclo de vida, en el que hay dos fases distintas del organismo, una durante el estado haploide y la otra durante el estado diploide). En este sentido, existen tres tipos de ciclos de vida que utilizan la reproducción sexual, diferenciados por la ubicación de la (s) fase (s) del organismo. [ cita necesaria ]

                              En el ciclo de vida diplomático (con meiosis pre-gamética), del cual los humanos son parte, el organismo es diploide, crecido a partir de una célula diploide llamada cigoto. Las células madre diploides de la línea germinal del organismo se someten a meiosis para crear gametos haploides (los espermatozoides para los machos y los óvulos para las hembras), que fertilizan para formar el cigoto. El cigoto diploide sufre una división celular repetida por mitosis para crecer en el organismo.

                              En el ciclo de vida haplóntico (con meiosis post-cigótica), el organismo es haploide, engendrado por la proliferación y diferenciación de una sola célula haploide llamada gameto. Dos organismos de sexo opuesto contribuyen con sus gametos haploides para formar un cigoto diploide. El cigoto sufre meiosis inmediatamente, creando cuatro células haploides. Estas células experimentan mitosis para crear el organismo. Muchos hongos y protozoos utilizan el ciclo de vida haplóntico. [ cita necesaria ]

                              Finalmente, en el ciclo de vida haplodiplóntico (con meiosis espórica o intermedia), el organismo vivo alterna entre estados haploides y diploides. En consecuencia, este ciclo también se conoce como alternancia de generaciones. Las células de la línea germinal del organismo diploide se someten a meiosis para producir esporas. Las esporas proliferan por mitosis, convirtiéndose en un organismo haploide. El gameto del organismo haploide luego se combina con el gameto de otro organismo haploide, creando el cigoto. El cigoto sufre repetidas mitosis y diferenciación para convertirse nuevamente en un organismo diploide. El ciclo de vida haplodiplóntico puede considerarse una fusión de los ciclos de vida diplóntico y haplóntico. [39] [ cita necesaria ]

                              En plantas y animales Editar

                              La meiosis ocurre en todos los animales y plantas. El resultado final, la producción de gametos con la mitad del número de cromosomas que la célula madre, es el mismo, pero el proceso detallado es diferente. En los animales, la meiosis produce gametos directamente. En las plantas terrestres y en algunas algas, hay una alternancia de generaciones de modo que la meiosis en la generación de esporofitos diploides produce esporas haploides. Estas esporas se multiplican por mitosis, desarrollándose en la generación de gametofitos haploides, que luego da lugar a gametos directamente (es decir, sin más meiosis). Tanto en animales como en plantas, la etapa final es que los gametos se fusionen, restaurando el número original de cromosomas. [40]

                              En mamíferos Editar

                              En las mujeres, la meiosis ocurre en células conocidas como ovocitos (singular: ovocito). Cada ovocito primario se divide dos veces en la meiosis, de manera desigual en cada caso. La primera división produce una célula hija y un cuerpo polar mucho más pequeño que puede o no sufrir una segunda división. En la meiosis II, la división de la célula hija produce un segundo cuerpo polar y una sola célula haploide, que se agranda para convertirse en un óvulo. Por lo tanto, en las hembras, cada ovocito primario que se somete a meiosis da como resultado un óvulo maduro y uno o dos cuerpos polares.

                              Tenga en cuenta que hay pausas durante la meiosis en las mujeres. Los ovocitos que maduran se detienen en la profase I de la meiosis I y permanecen latentes dentro de una capa protectora de células somáticas llamada folículo. Al comienzo de cada ciclo menstrual, la secreción de FSH de la pituitaria anterior estimula la maduración de algunos folículos en un proceso conocido como foliculogénesis. Durante este proceso, los ovocitos en maduración reanudan la meiosis y continúan hasta la metafase II de la meiosis II, donde se detienen nuevamente justo antes de la ovulación. Si estos ovocitos son fertilizados por espermatozoides, se reanudarán y completarán la meiosis. Durante la foliculogénesis en humanos, generalmente un folículo se vuelve dominante mientras que los otros sufren atresia. El proceso de meiosis en las hembras ocurre durante la ovogénesis y se diferencia de la meiosis típica en que presenta un largo período de detención meiótica conocida como etapa de dictado y carece de la asistencia de los centrosomas. [41] [42]

                              En los hombres, la meiosis ocurre durante la espermatogénesis en los túbulos seminíferos de los testículos. La meiosis durante la espermatogénesis es específica de un tipo de células llamadas espermatocitos, que luego madurarán para convertirse en espermatozoides. La meiosis de las células germinales primordiales ocurre en el momento de la pubertad, mucho más tarde que en las mujeres. Los tejidos de los testículos masculinos suprimen la meiosis al degradar el ácido retinoico, propuesto para ser un estimulador de la meiosis. Esto se supera en la pubertad cuando las células dentro de los túbulos seminíferos llamadas células de Sertoli comienzan a producir su propio ácido retinoico. La sensibilidad al ácido retinoico también se ajusta mediante proteínas llamadas nanos y DAZL. [43] [44] Los estudios de pérdida de función genética en las enzimas generadoras de ácido retinoico han demostrado que el ácido retinoico es necesario después del nacimiento para estimular la diferenciación de las espermatogonias, lo que resulta varios días después en los espermatocitos que experimentan meiosis; sin embargo, no se requiere ácido retinoico durante ese tiempo. cuando se inicia la meiosis. [45]

                              En las hembras de mamíferos, la meiosis comienza inmediatamente después de que las células germinales primordiales migran al ovario en el embrión. Algunos estudios sugieren que el ácido retinoico derivado del riñón primitivo (mesonefros) estimula la meiosis en la oogonía ovárica embrionaria y que los tejidos de los testículos masculinos embrionarios suprimen la meiosis al degradar el ácido retinoico. [46] Sin embargo, estudios de pérdida de función genética en enzimas generadoras de ácido retinoico han demostrado que el ácido retinoico no es necesario para el inicio de la meiosis femenina que ocurre durante la embriogénesis [47] o la meiosis masculina que se inicia postnatalmente. [45]

                              Flagelados Editar

                              Si bien la mayoría de los eucariotas tienen una meiosis de dos divisiones (aunque a veces aciasmática), una forma muy rara, la meiosis de una división, ocurre en algunos flagelados (parabasálidos y oximonas) del intestino de la cucaracha que se alimenta de madera. Cryptocercus. [48]

                              La recombinación entre los 23 pares de cromosomas humanos es responsable de redistribuir no solo los cromosomas reales, sino también partes de cada uno de ellos. También se estima que hay 1,6 veces más recombinación en hembras que en machos. Además, la recombinación femenina promedio es mayor en los centrómeros y la recombinación masculina es mayor en los telómeros. En promedio, 1 millón de pb (1 Mb) corresponden a 1 cMorgan (cm = 1% de frecuencia de recombinación). [49] La frecuencia de los cruces sigue siendo incierta. En levaduras, ratones y humanos, se ha estimado que se forman ≥200 rupturas de doble hebra (DSB) por célula meiótica. Sin embargo, solo un subconjunto de DSB (

                              5-30% dependiendo del organismo), se producen cruces, [50] que resultarían en sólo 1-2 cruces por cromosoma humano.

                              No disyunción editar

                              La separación normal de cromosomas en la meiosis I o cromátidas hermanas en la meiosis II se denomina disyunción. Cuando la segregación no es normal, se llama no disyunción. Esto da como resultado la producción de gametos que tienen demasiados o muy pocos cromosomas en particular, y es un mecanismo común de trisomía o monosomía. La no disyunción puede ocurrir en la meiosis I o la meiosis II, fases de la reproducción celular o durante la mitosis.

                              La mayoría de los embriones humanos monosómicos y trisómicos no son viables, pero se pueden tolerar algunas aneuploidías, como la trisomía del cromosoma más pequeño, el cromosoma 21. Los fenotipos de estas aneuploidías varían desde trastornos graves del desarrollo hasta asintomáticos. Las condiciones médicas incluyen pero no se limitan a:

                                - trisomía del cromosoma 21 - trisomía del cromosoma 13 - trisomía del cromosoma 18 - cromosomas X adicionales en los hombres - es decir, XXY, XXXY, XXXXY, etc. - falta de un cromosoma X en las mujeres - es decir, X0 - un cromosoma X adicional en las mujeres - un cromosoma Y adicional en los hombres.

                              La probabilidad de no disyunción en los ovocitos humanos aumenta con el aumento de la edad materna, [51] presumiblemente debido a la pérdida de cohesina con el tiempo. [52]

                              Para comprender la meiosis, es útil una comparación con la mitosis. La siguiente tabla muestra las diferencias entre la meiosis y la mitosis. [53]

                              Mitosis Mitosis
                              Resultado final Normalmente cuatro células, cada una con la mitad del número de cromosomas que el padre Dos células que tienen el mismo número de cromosomas que el padre
                              Función Producción de gametos (células sexuales) en eucariotas de reproducción sexual con ciclo de vida diplomado Reproducción celular, crecimiento, reparación, reproducción asexual
                              ¿Dónde pasa? Casi todos los eucariotas (animales, plantas, hongos y protistas) [54] [48]
                              En gónadas, antes de los gametos (en ciclos de vida diplomáticos)
                              Después de cigotos (en haplóntico)
                              Antes de las esporas (en haplodiplóntico)
                              Todas las células en proliferación en todos los eucariotas.
                              Pasos Profase I, Metafase I, Anafase I, Telofase I,
                              Profase II, Metafase II, Anafase II, Telofase II
                              Profase, Prometafase, Metafase, Anafase, Telofase
                              ¿Genéticamente igual que el padre? No
                              ¿Cruzar sucede? Sí, normalmente ocurre entre cada par de cromosomas homólogos. Muy raramente
                              ¿Emparejamiento de cromosomas homólogos? No
                              Citocinesis Ocurre en Telofase I y Telofase II Ocurre en telofase
                              Centrómeros divididos No ocurre en Anafase I, pero ocurre en Anafase II Ocurre en anafase

                              No se conoce bien cómo una célula procede a la división meiótica en la división celular meiótica. El factor promotor de la maduración (MPF) aparentemente tiene un papel en la meiosis de los ovocitos de las ranas. En el hongo S. pombe. Existe un papel de la proteína de unión de MeiRNA para la entrada a la división celular meiótica. [55]

                              Se ha sugerido que el producto del gen CEP1 de levadura, que se une a la región centromérica CDE1, puede desempeñar un papel en el apareamiento de cromosomas durante la meiosis-I. [56]

                              La recombinación meiótica está mediada por la rotura bicatenaria, que es catalizada por la proteína Spo11. También Mre11, Sae2 y Exo1 juegan un papel en la rotura y recombinación. Después de que ocurre la rotura, tiene lugar una recombinación que es típicamente homóloga. La recombinación puede pasar por una vía de unión de doble Holliday (dHJ) o por hibridación de cadena dependiente de síntesis (SDSA). (El segundo da a producto no cruzado). [57]

                              Aparentemente, también hay puntos de control para la división celular meiótica. En S. pombe, se cree que las proteínas Rad, S. pombe Mek1 (con dominio quinasa FHA), Cdc25, Cdc2 y factor desconocido forman un punto de control. [58]

                              En la ovogénesis de vertebrados, mantenida por el factor citostático (LCR) tiene un papel en el cambio a la meiosis-II. [56]


                              Introducción

                              Las células emplean muchos mecanismos para garantizar que sus genomas se replican y segregan con alta fidelidad en cada ciclo celular [1]. Los errores en la segregación cromosómica dan como resultado aneuploidía, que a menudo conduce a la muerte celular y está fuertemente asociada con la progresión del cáncer [2], [3]. Durante la mitosis, el punto de control del huso monitorea las interacciones cinetocoro-microtúbulos, y solo cuando todos los pares de cromátidas hermanas han logrado la biorientación en el huso mitótico se permite que prosiga la anafase. Este punto de control inhibe la actividad del complejo promotor de la anafase (Cdc20-APC), evitando la poliubiquitinación y la destrucción de reguladores mitóticos como la securina y la ciclina, y por lo tanto retrasa el inicio de la anafase [4], [5].

                              El mecanismo de acción molecular del punto de control del huso sigue sin estar claro, aunque se han realizado varios hallazgos importantes. Primero, un solo cinetocoro independiente es suficiente para activar el punto de control [6]. En segundo lugar, todas las proteínas de los puntos de control se reclutan en cinetocoros no unidos, al igual que su efector Cdc20 [7] & # x02013 [10]. En tercer lugar, un subconjunto de proteínas de puntos de control, incluidas Mad2 y BubR1 / Mad3, forman complejos estables con Cdc20 [11] & # x02013 [13], que es el efector crítico del punto de control del huso [14], [15]. Tales complejos proteicos de puntos de control son suficientes para inhibir la actividad de Cdc20-APC in vitro [13], [16], [17].

                              Aquí nos enfocamos en el mecanismo de reclutamiento de proteínas de punto de control a cinetocoros y su dinámica de intercambio una vez reclutadas. Varios estudios de recuperación de fluorescencia después de fotoblanqueo (FRAP) han descrito la dinámica de las proteínas del punto de control del huso y Cdc20 en células de vertebrados [7] & # x02013 [10]. Estos emplearon transfección transitoria de construcciones de punto de control marcadas con GFP, o la producción de líneas celulares estables que expresan proteínas de fusión, y en todos los casos las líneas celulares también contenían la proteína de punto de control de tipo salvaje endógena. Esta es una limitación importante de estos estudios, ya que es posible que las proteínas de fusión de GFP no reflejen el comportamiento de la proteína de tipo salvaje. Además de la posibilidad de que la etiqueta GFP perturbe la función, la proteína endógena podría competir con la proteína de fusión GFP por los sitios de unión en los cromosomas. Si estos fueran sitios de unión raros y / o estables, esto tendría una gran influencia en los parámetros dinámicos medidos. Vink et al han reconstituido aspectos dinámicos del comportamiento de Mad2 in vitro, usando Mad1 / Mad2 & # x0201cs andamios & # x0201d acoplados a cuentas [18]. Estos estudios de FRAP demuestran que el comportamiento de Mad2 es bastante complejo: hay un grupo estable de Mad2 enlazado al cinetocoro, estrechamente unido a Mad1, y un grupo dinámico de Mad2 que se intercambia rápidamente. En los experimentos de kinetochore FRAP, 50 & # x0201390 & # x00025 de Mad2 se recuperan después del primer blanqueador (el grupo dinámico) con un tiempo medio de 6 & # x0201325 segundos (consulte las Tablas que comparan diferentes análisis cinéticos en [18]). Se cree que este intercambio dinámico de moléculas de Mad2 es fundamental para la interacción e inhibición de Cdc20 [19], [20]. Hasta el momento, no in vitro Se ha informado de trabajo para las dinámicas BubR1 / Mad3, Bub3 o Bub1.

                              En la levadura de fisión, Bub1p es necesario para el reclutamiento eficiente de Bub3p y Mad3p a los cinetocoros, y su orientación es independiente de Mad1p y Mad2p [21]. Las mutaciones dentro del dominio N-terminal altamente conservado de Bub1p redujeron drásticamente su propio objetivo de cinetocoro y el de Bub3p, y prácticamente abolieron el enriquecimiento de cinetocoro de Mad3p [21], [22]. Por lo tanto, se cree que tanto Bub1p como Mad1p son andamios de puntos de control basados ​​en cinetocoros. Aquí demostramos que Bub1p es un componente relativamente estable de los cinetocoros mitóticos en la levadura de fisión, y que cuando se dirige ectópicamente a los telómeros es suficiente para reclutar tanto a Bub3p como a Mad3p en estos sitios ectópicos en los cromosomas.


                              ¿Por qué vemos verde?

                              Podemos quejarnos de la lluvia, pero es una de las razones por las que Irlanda tiene un paisaje verde vibrante que le valió el nombre de Isla Esmeralda. La deriva del Atlántico Norte mantiene el clima templado, descarga mucho de lluvia y mantiene nuestra vegetación variada y exuberante. Más allá de esto, sin embargo, me preguntaba por qué hay tantos tonos de verde y traté de averiguarlo.¿Por qué no hablamos de tonos rojos o azules? (Cincuenta tonos de gris, por supuesto, es un enteramente un asunto diferente). ¡La respuesta es ciencia!

                              La luz visible es realmente radiación electromagnética con longitudes de onda entre infrarrojos y ultravioleta. Los objetos absorben cantidades variables de radiación de luz y todo lo que no se absorbe se refleja en el objeto y nuestros ojos lo interpretan como los diferentes tonos de verde y otros colores. La saturación y la intensidad también juegan un papel en las diferentes apariencias del verde. Todo fotógrafo sabe que la cantidad de luz ambiental cambia drásticamente un sujeto. En determinadas condiciones de luz, la misma planta puede aparecer de un tono más brillante o más oscuro. Es posible que la planta en sí no haya cambiado de composición, pero nuestros ojos interpretarán de manera diferente la diferencia de luz solar o luz artificial disponible. Intente mirar una planta de interior en la oscuridad y luego otra vez en la luz y observe la diferencia. La saturación varía según la intensidad de la luz y la distribución de longitudes de onda. Un color aparecerá más saturado si hay menos longitudes de onda a una alta intensidad de luz. Por lo tanto, los colores que vemos están influenciados por una variedad de factores.

                              La clorofila es esencial para la fotosíntesis (la conversión de energía luminosa en energía química que permite que las plantas sobrevivan) y es un componente clave de las plantas. La clorofila absorbe la energía de la luz roja y azul para la fotosíntesis, pero absorbe muy poco del espectro de luz verde. La luz verde no absorbida se refleja y nuestros ojos la interpretan como color. Nuestras retinas tienen 120 millones de bastones y entre 6 y 7 millones de conos. Cada celda de cono tiene la capacidad de detectar 100 tonos. Las células del cono son responsables de la visión del color y son más sensibles a las longitudes de onda de la luz alrededor de 550 nanómetros (nm) en el centro de nuestro rango de visión. Aquí es donde se sitúa el verde en el espectro. En nuestra historia evolutiva temprana, los humanos pueden haber desarrollado una mayor sensibilidad a varios tonos de verde para ayudarnos a identificar mejor el peligro o la presa a través del paisaje predominantemente verde.

                              Sin embargo, las plantas tienen algo más que clorofila y estas otras moléculas, como el carotenoide y la antocianina, absorben y reflejan la luz en diferentes longitudes de onda que la clorofila. La luz reflejada de las otras moléculas se mezcla con la luz reflejada de la clorofila e influye en el tono de verde que percibimos. En su mayoría, la intensidad de la clorofila en las plantas supera el reflejo de la luz de estos otros componentes y vemos un color predominantemente verde. Hay diferentes variedades de clorofila que dan como resultado longitudes de onda de luz verde ligeramente diferentes que se reflejan. En otoño, las hojas de los árboles producen mucha menos clorofila y las moléculas restantes dominan el color que las hojas rebotan en nuestros ojos y aparecen como hermosos rojos, naranjas y marrones.

                              ¡Ahora que ya sabes por qué hay tantos tonos de verde en Irlanda, puedes disfrutarlos aún más este Día de San Patricio!


                              Cuéntenos sobre algunas de las aplicaciones asombrosas que se están investigando, desde posibles curas para la obesidad e incluso el autismo.

                              Muchos científicos han analizado cómo los cambios en el microbioma afectan nuestro riesgo de enfermedad. En la actualidad, existe una larga lista de afecciones y trastornos que se han relacionado con cambios en el microbioma, desde la diabetes hasta la esclerosis arterial o el cáncer colorrectal. Todavía no está claro en muchos de estos casos si los cambios en la comunidad de microbios conducen a las condiciones o si es al revés, o ambos, o ninguno. Pero hay muchos estudios que sugieren que los microbios están contribuyendo al desarrollo de estos trastornos. La razón por la que los científicos están tan entusiasmados con esto es que, si realmente es un contribuyente importante a estas enfermedades y trastornos, entonces es una palanca sobre la que podemos presionar para mejorar nuestra salud.


                              Lecturas esenciales para la depresión

                              Por qué nuestras relaciones familiares más cercanas pueden conducir a la depresión

                              Nuevos estudios vinculan el uso excesivo de Facebook a la depresión

                              La experiencia clínica plantea la posibilidad de que el simple hecho de aprender a detectar y desafiar un pensamiento negativo individual puede no ser un medio muy efectivo para detener la rumia. Desde mi propia práctica clínica, a menudo he observado que desafiar con éxito un solo pensamiento negativo tiene poco impacto general para las personas que rumian, ya que ese pensamiento casi siempre es seguido por una nueva corriente de pensamientos negativos. Es como atrapar una sola gota de agua cuando es golpeado por un diluvio.

                              Sin embargo, hay una paradoja por resolver con respecto a la rumia. Pensar mucho en las dificultades personales, los reveses y las pérdidas no es necesariamente un comportamiento "malo". La mayoría de las veces es una respuesta normal y adaptativa. Cuando cualquiera de nosotros experimenta un revés inesperado (el final de una relación, quedar desempleado) es bastante natural tratar de encontrarle sentido a lo que sucedió al pensarlo detenidamente y analizar nuestras opciones. Además, existe una extensa literatura en psicología sobre el valor de aceptar eventos emocionales pensando repetidamente en estos eventos (una habilidad mental conocida como procesamiento cognitivo y emocional).

                              Inicialmente, esta literatura parece estar en desacuerdo con la investigación sobre la rumia depresiva porque sugiere que pensar en eventos perturbadores puede ser útil. El mejor ejemplo de esto es el duelo: parte del proceso de aceptar una pérdida implica pensar y llorar a la persona fallecida.

                              Es probable que las personas piensen en eventos difíciles que les suceden. A veces, esto parece ser útil en otras ocasiones, demasiado de este pensamiento puede aumentar el riesgo de deprimirse o permanecer deprimido. Por lo tanto, en lugar de preguntarse si el pensamiento repetitivo en sí mismo es útil o inútil, la pregunta más pertinente puede ser qué factores determinan si el pensamiento repetitivo es útil o inútil, y ¿cómo falla ese pensamiento en la depresión?

                              Estamos comenzando a obtener algunas respuestas a estas preguntas, y este será el tema de una publicación futura.


                              Ver el vídeo: Sabías que tenemos Máquinas Moleculares dentro del cuerpo? (Febrero 2023).