Метафаза (от др.-греч. μετα- ( meta- ) за пределами, выше, превосходящий и от др.-греч. φάσις (phásis) 'появление') — стадия митоза в эукариотическом клеточном цикле , в которой хромосомы находятся на второй по степени конденсации и скручивания стадии (наиболее конденсированными они являются в анафазе ). [1] Эти хромосомы , несущие генетическую информацию , выстраиваются в экваторе клетки между полюсами веретена на метафазной пластинке , прежде чем разделиться на каждое из двух дочерних ядер. Это выравнивание знаменует начало метафазы. [2] Метафаза составляет приблизительно 4% продолжительности клеточного цикла . [ необходима ссылка ]
В метафазе микротрубочки из обеих дуплицированных центросом на противоположных полюсах клетки завершили прикрепление к кинетохорам на конденсированных хромосомах. Центромеры хромосом собираются на метафазной пластинке, воображаемой линии, которая равноудалена от двух полюсов веретена. [3] Это равномерное выравнивание обусловлено противовесом тяговых сил, создаваемых противостоящими микротрубочками кинетохоров, [4] аналогично перетягиванию каната между двумя людьми равной силы, заканчивающееся разрушением B- циклина . [5]
Для предотвращения пагубных событий нерасхождения ключевая контрольная точка клеточного цикла , контрольная точка веретена , проверяет это равномерно сбалансированное выравнивание и гарантирует, что каждая кинетохора правильно прикреплена к пучку микротрубочек и находится под сбалансированным биполярным натяжением. Сестринским хроматидам требуется активная сепараза для гидролиза когезина , который связывает их вместе перед переходом в анафазу . Любые неприкрепленные или неправильно прикрепленные кинетохоры генерируют сигналы, которые предотвращают активацию комплекса, способствующего анафазе (циклосома или APC/C), убиквитинлигазы , которая нацеливает секурин и циклин B на деградацию через протеосому . Пока секурин и циклин B остаются активными, сепараза остается неактивной, предотвращая преждевременный переход в анафазу.
Анализ метафазных хромосом является одним из основных инструментов классической цитогенетики и исследований рака . Хромосомы конденсируются (утолщаются) и сильно скручиваются в метафазе, что делает их наиболее подходящими для визуального анализа. Метафазные хромосомы создают классическую картину хромосом ( кариотип ). Для классического цитогенетического анализа клетки выращиваются в краткосрочной культуре и задерживаются в метафазе с использованием ингибитора митоза . Далее они используются для подготовки слайдов и бэндинга ( окрашивания ) хромосом для визуализации под микроскопом с целью изучения структуры и количества хромосом (кариотипа). Окрашивание слайдов, часто с помощью Гимзы ( G-бэндинг ) или хинакрина , дает картину в общей сложности до нескольких сотен полос. Нормальные метафазные спреды используются в таких методах, как FISH , и в качестве гибридизационной матрицы для экспериментов по сравнительной геномной гибридизации (CGH).
Злокачественные клетки из солидных опухолей или образцов лейкемии также могут быть использованы для цитогенетического анализа для создания метафазных препаратов. Проверка окрашенных метафазных хромосом позволяет определить числовые и структурные изменения в геноме опухолевых клеток, например, потери хромосомных сегментов или транслокации , которые могут привести к химерным онкогенам , таким как bcr-abl при хроническом миелоидном лейкозе .