Eukarüootsete organismide rakkude tuumajaotuse (mitoosi) koos DNA replikatsiooniga võib jagada nelja põhifaasi. Teist peamist faasi nimetatakse metafaasiks, mille käigus kromosoomid tõmbuvad kokku spiraalselt ja asetuvad ekvaatoritasandisse mõlemast vastaspoolusest ligikaudu võrdsel kaugusel. Spindli kiud, alustades mõlemast poolusest, on ühendatud tsentromeeridega kromosoomid.
Mis on metafaas?
Metafaas on neljast suuremast faasist teine, milleks saab jagada eukarüootsete rakkude tuumajaotuse, mida nimetatakse mitoosiks. Metafaasi ajal on kromosoomid nn ekvatoriaalsel tasapinnal ehk metafaasiplaadil on iseloomulik. Iga kromosoom koosneb neljast kromatiidist, millest kaks on ehituselt identsed. Kromatiide hoiab esialgu endiselt koos nende ühine tsentroom. Tsentromeerides, kuhu spindelpooluste kiud kinnituvad, moodustuvad väikesed valgustruktuurid, et tõmmata õdekromatiidid vastavatele poolustele. Kromatiidide eraldamine kuulub juba anafaasi, mis järgneb metafaasile. Metafaasi ajal on pooleli tõmbamiseks ettevalmistamisel kõik ettevalmistused, mis on vajalikud kromatiidide eemaldamiseks tsentromeeridest. Ainult siis, kui kõik tsentromeerid on ühendatud vastavate poolakiudude või mikrotuubulitega, vabanevad kromatiidide sidemed nende tsentromeeril, nii et nende transport vastavasse poolusesse saab alata.
Funktsioon ja ülesanne
Inimese kehas on pidevalt vaja rakkude paljunemisel põhinevat kasvu, mis tavaliselt järgib rakkude jagunemise põhimõtet. Üherakuliste ja mitmerakuliste organismide tuumarakkudes (eukarüoodid) hõlmab jagunemine tsütoplasma ja nende tuumade jagunemist. Jagunemisest tulenevad kaks tütarrakku on ka oma diploidsetes kromosoomikogumites identsed vastava “emarakuga”, nii et teatud kudede kasv organismis mittesugulise rakkude jagunemise alusel on teoreetiliselt piiramatu, tingimusel et jagunemisprotsessi ei katkesta ega lõpeta kasvu pidurdavad ained. Rakkude jagunemisprotsessiga on seotud ka tuumade jagunemise protsess, mida nimetatakse mitoosiks. Mitoosi piires nimetatakse neljast põhifaasist teist metafaasiks. See on tuumajaotuse protsessis oluline ahelüli. Metafaas on oluline kromosoomide topeltkomplekti kromatiidide paigutamiseks ekvatoriaaltasandisse või metaplaadile selliselt, et neid saab järgnevas anafaasis mikrotuubulifilamentide abil tõmmata kahe pooluse poole. Metafaasi eriti oluline funktsioon on kontrollida (kontrollpunkt) ja jälgida poolustest ulatuvaid spindli kiude (mikrotuubuleid). Tuleb tagada, et mikrotuubulid on igal juhul ühendatud “õige” tsentromeeriga. Selle eesmärk on tagada, et järgneva anafaasi ajal poolustel rühmituvad kaks kromosoomikomplekti oleksid absoluutselt identsed. Seda saab saavutada ainult siis, kui pärast tuumajaotust on mõlemas pooluses üks kromosoomi kromatiid. Kui näiteks kaks identset õdekromatiidi asuksid ühes kahest poolusest ja puuduksid teisel poolusel, tekiksid märkimisväärsed häired rakkude edasise kasvu või pidurdamatu kasvu võimatusega. Parenhümaalsete rakkude puhul väheneks rakkude spetsiifiline funktsionaalne võimekus.
Haigused ja häired
Mitoos kehastab väga keerukat protsessi, mis DNA ahelate ja jaotus kromatiidide kahele poolusele viimine võib põhjustada vigade riski, millel on mõnikord kaugeleulatuvad tagajärjed. Näiteks võib mikrotuubulite “vale” kinnitumine tsentromeeride kinetofooridele esineda suhteliselt sageli. Näiteks võivad teatud kinetohoorid jääda vabaks, st mitte ühendada mikrotuubulitega, või mõlemad kromatiidid võivad olla oma tsentromeerides ühendatud sama poolusega mikrotuubulitega. Mikrotuubulite kinetofooride „õige“ ja täieliku kinnitumise kontrollimisel peitub metafaasi üks olulisemaid funktsioone. Anafaasis olevad kromosoomid ei vabane tavaliselt enne, kui spindli kiudude kontroll on edukas ja kõik kinetokoorid annavad märku õigest kinnitumisest. Mitootiline kontrollpunkt realiseeritakse spetsialiseerunud rühmade poolt valgud mis pärsivad üleminekut anafaasile või raha sisse, kui adhesioon ei vasta seadepunktile. Protsess on mõnevõrra võrreldav vormel-1 võistluse boksipeatusega, kui kõik neli mehaanikut peavad pärast ratta vahetamist teatama punktist enne, kui vormel-1 sõitja saab uuesti õhku tõusta. Teine suur probleem tekib siis, kui DNA-ahelate jagamisel ilmnevad vead. Seda saab viima rakkude funktsiooni kadumisele ja pidevatele kiiretele või aeglastele edasistele mitoosidele, mis ei reageeri enam endogeensetele kasvu inhibiitoritele. Pidurdamata kasv iseloomustab healoomulisi (healoomulisi) või pahaloomulisi (pahaloomulisi) kasvajaid. Täiendavaid probleeme võib tekitada DNA metüülimine. DNA-ahelate poolitamise ajal saab DNA metüültransferaaside aktiivsus viima metüülrühmade (-CH3) lisamisele DNA-sse. Protsess ei vasta a geen mutatsioon tavapärases tähenduses, kuid see vastab mõjutatud geeni epigeneetilisele muutusele. "geen metüülimine ”viib tavaliselt mõjutatud indiviidi fenotüüpselt äratuntavate muutusteni ja kandub tavaliselt edasi järgmistele rakupõlvedele - sarnaselt pärandiga. Seda, kui healoomuliste ja pahaloomuliste kasvajate arengut ja DNA metüülimist saab seostada metafaasis esinevate protsessidega, ei ole piisavalt uuritud.
