Citokineza
<s>Citokineza (stgrč. κύτος - kytos = šupljina, latinska izvedenica cyto- = ćelijsko + κίνησις – kínesis = kretanje) je dio ćelijske diobe, procesa tokom kojeg citoplazma jedne eukariotske ćelije dijeli se u dvije ćelije kćeri.</s><s>Podjela citoplazme odvija se tokom kasnih stadija podjele jedra u mitozi i mejozi.</s><s>Tokom citokineze diobeni aparat, podjeli i transportira duplirane hromatide u citoplazmi razdvajajućih kćeri ćelija.</s><s>To osigurava da broj hromosoma i hromosomski komplement održavaju stalnost iz jedne generacije u drugu i da, osim u posebnim slučajevima, kćeri ćelije budu funkcionalne kopije roditeljske ćelije.</s><s>Nakon završetka telofaze i citokineze, svaka kći ćelija ulazi u interfazu ćelijskog ciklusa.</s>

<s>Posebne funkcije zahtijevaju različite odstupanja od procesa simetrične citokineze; naprimjer, u oogenezi kod životinja jajašce uzima gotovo svu citoplazmu i organele.</s><s>To ostavlja vrlo malo materijala za polarno tijelo, koje u većini vrsta ugiba bez funkcije, iako kod drugih vrsta ima razne specijalne funkcije.</s>

<s>Drugi oblik mitoze javlja se u tkivima kao što su jetra i skeletni mišići; tu izostaje citokineza, čime nastaju multijedarne ćelije.</s><s>Biljna citokineza razlikuje se od životinjske, dijelom zbog krutosti zidova biljnih ćelija.</s><s>Umjesto da formiranjaju rascjepnu brazdu, kao što se razvija između životinjskih ćerki ćelija, u citoplazmi se razvija razdvajajuća struktura poznata kao ćelijska ploča i urasta u novi, dvostruki ćelijski zid između biljnih ćerki ćelija.</s>

<s>Citokineza u velikoj mjeri podsjeća na prokariotski proces binarne diobe, ali se, zbog razlika između prokariota i eukariota,  ćelijske strukture, funkcije i mehanizmi međusobno razlikuju.</s><s>Naprimjer, bakterijska ćelija ima samo jedan hromosom u obliku zatvorenog prstena, za razliku od linearnih, obično njih više, hromosoma kod eukariota.</s><s>U skladu s tim, bakterijski konstrukt nema mitotsko vreteno u ćelijskoj diobi.</s><s>Također, dupliranje prokariotske DNK odvija se tokom stvarnog razdvajanja hromosoma; mitotska duplikacija dešava se tokom interfaze, prije početka mitoze, iako se kćeri hromatide ne odvajajaju u potpunosti prije anafaze.</s>

<s>Citokineža životinjskih ćelija
Citokineza životinjske ćelije počinje ubrzo nakon početka odvajanje sestrinskih hromatida u anafazi mitoze.</s><s>Proces se može podijeliti na sljedeće različite korake:
 reorganizacija anafaznog vretena,
 specifikacije siobene ravni,
 formiranje i kontrakcija aktinsko-miozinskog prstena, i
 razdvajanje.</s><s>Vjerna podjela genoma u nastajućim ćerkama ćelijama je osigurana u uskoj vremenskoj koordinaciji pojedinačnih događaja putem molekularnih signalnih puteva.</s>

<s>Reorganizacija anafaznog diobenog vretena
Citokineza životinjskih ćelija počinje stabiliziranjem mikrotubula i reorganizacijom mitotskog vretena za formiranje centralnog diobenog vretena.</s><s>Centralno vreteno (srednja zona vretena) formira se kada se nekinetohorne mikrotubulske niti postavljene između polova vretena.</s><s>Brojnim vrstam, kao što su Homo sapiens, Drosophila melanogaster i Caenorhabditis elegans, potrebna je centralne osovina kako bi se efikasno odvijala citokineza, iako specifični fenotip kada je i nema varira od jedne do druge vrste (naprimjer, određene vrste ćelija u rodu Drosophila nesposobne su za formiranje rascjepne brazde bez centralnog vretena, dok se u embrionu C. elegans  i ćelijama ljudske kulture tkiva uočava se rascjepna brazda koja se formira i urasta, ali onda se smanjuje, prije kompletiranja citokineze).</s><s>Pad aktivnosti CDK1 tokom tranzicije metafaza-anafaza dovodi do defosforilacijke inhibicijskih lokacija na više komponenti centralne osovine.</s><s>Prije svega, uklanjanje CDK1 fosforilacije u podjedinici ZKP (hromosomski transportni kompleks) omogućava njegovu translokalizaciju na centralnu osovinu iz centromere, gdje se nalazi u metafazi.</s><s>Osim što je strukturna komponenta samog centralnog vretena, CPC također ima i ulogu u fosforegulaciji drugih komponenti centralne osovine, uključujući PRC1 (mikrotubulski vezivni protein potreban za citokineza 1) i MKLP1 (motorni protein kinezin).</s><s>Prvobitno inhibirana fosforilacija CDK1 koja je posredovana putem PRC1 tada je u mogućnosti da formira homodimer koji se selektivno veže za poveznicu između antiparalelnih mikrotubula, olakšavajući prostornu organizaciju mikrotubula centralne osovine.</s><s>MKLP1, zajedno sa Rho-porodicom GTPaza aktivira protein CYK-4 (također nazvan MgcRacGAP), koji čini centralni kompleks vretena, centralspindin.</s><s>Centralspindlin veže se na centralnu osovinu kao klaster višeg reda.</s><s>Promocija formiranja centralspindlinskog klastera odvija se fosforilacijom MLKP1, pomoću Aurore B, komponente CPC-a.</s><s>Ukratko, samoorganizacija centralnog vretena pokreće se putem fosforegulacije više komponenti centralne osovine, zbog pada CDK1 aktivnosti, direktno ili indirektno, na prelazu metafaza-anafaza.</s>

<s>Centralno vreteno u citokinezi može imati višestruke funkcije, uključujući kontrolu pozicionoranja rascjepne brazde, otpuštanja membranskih vezikula na tu brazdu i formiranje strukture srednjeg tijela koja je potrebna za konačni korak podjele.</s>

<s>Specifikacija diobene ploče 
Drugi korak u citokinezi životinjskih ćelija podrazumijeva podjelu diobene ravni i formiranje citokinetičke brazde.</s><s>Precizno pozicioniranje diobene ploče između dvije mase razdvojenih kromosoma (hromatida) je od suštinskog značaja za sprečavanje gubitka hromosoma.</s><s>Istovremeno, mehanizam kojim vreteno određuje diobenu ravan u životinjskim ćelijama možda je najtrajnija misterija u citokinezi i predmet intenzivne rasprave.</s><s>Postoje tri hipoteze o indukciji brazda.</s><s>Prva hipoteza je o astrerskoj stimulaciji, koja pretpostavlja da astralne mikrotubule iz polova vretena prenose signal sa brazde na korteks ćelije, gdje se signali iz dva pola nekako fokusiraju u prsten na osovini.</s><s>Druga mogućnost, zvana hipoteza o centralnom vretenu počiva na pretpostavci da je rascjepna brazda izazvana pozitivnim stimulansom koji potiče sa ekvatora centralnog vretena.</s>

<s>Centralno vreteno može doprinijeti specifikaciji diobene ravni promoviranjem koncentracije i aktiviranjem male GTPaze RhoA na ekvatorskom korteksu.</s><s>Treća hipoteza odnosi se na astralno opuštanje.</s><s>Ona predlaže da se da se aktivni aktin-miozin snopovi distribuiraju širom korteksa ćelije pa inhibicija njihove kontrakcije blizu polova vretena dovodi do pojave gradijenta kontraktilnih djelatnosti koja je najviša u središnjoj tački između polova.</s><s>Drugim riječima, astralne mikrotubule generiraju negativni signal koji povećava korteksno opuštanje blizu polova.</s><s>Genetičke i lasersko-mikromanipulacijske studije na embrionu C. elegans pokazale su da osovina šalje dva redundantna signala ćelijama korteksa, jedan porijeklom iz centralne osovine, a drugi proizilazi iz astera (na polu) vretena, što ukazuje na uključenost više kombiniranih mehanizama u pozicioniranje rascjepne brazde.</s><s>Dominacija jednog posebnog signala varira između tipova ćelija i organizama.</s><s>I mnoštvo parcijalnih redundantnih signala može biti potrebno za sačini robusni sistem i poveća prostornu preciznosti.</s>

<s>Kontrakcija aktinsko-miozinskog prstena 
Na citokinetičkoj brazdi, postoji aktinsko-miozinski kontraktilni prsten koji pokreće proces rascjepa, tokom kojeg ćelijska membrana i zid rastu prema unutra, što na kraju „uštine“ (suzi) ćeliju majku u dva područja.</s><s>Ključne komponente ovog prstena su vlaknasti proteini aktin i motorni protein miozin II.</s><s>Kontraktilni prsten steže se ekvatorskog dijela (u sredini ćelije) na ćelijskom korteksu (uz ćelijsku membranu).</s><s>Porodica Rho proteina (RhoA proteini u ćelijama sisara) ključna je u regulaciju formiranja kontraktilnog prstena i kontrakcija u životinjskim ćelijama.</s><s>RhoA put pokreće kompleks aktinsko-miozinskog prstena pomuću dva glavna efektora.</s><s>Prci, RhoA stimulira nukleaciju niti aktina putrem aktivacije formina srodnih diafanu.</s><s>Ovo lokalno generiranje novih aktinskih filamenata je značajno za formiranje kontraktilnog prstena.</s><s>Ovaj proces formiranja aktinskog filamenta također podrazumijeva uključenje proteina profilina, koji se veže za monomere aktina i pomaže im učitavanje na kraju niti.</s><s>Drugo, RhoA promovira aktiviranje miozina II, putem kinaze ROCK, koja aktivira miozin II direktnom fosforilacijom lahkog lanca miozina i inhibira miozin-fosfatazu preko fosforilacije podjedinice MYPT, koja je cilj fosfataze.</s><s>Osim aktina i miozinski (II), kontraktilni prsten sadrži skelu od proteina anilina.</s><s>Anilin se veže za aktin, miozin, RhoA i CYK-4 i na taj način povezuje ekvatorijalni korteks sa signalima iz centralne osovine.</s><s>Također doprinosi i povezanosti aktinsko-miozinskog prstena Sa plazma membranOM.</s><s>Za drugi protein, septin, također se spekuliralo da služi kao strukturnA skelA na kojoj je organizovan citokinezni aparat.</s><s>Nakon njegove montaže, kontrakcija aktinsko-miozinskog prstena vodi ka prodiranju veze sa plazma membranom, koja razdvaja citoplazmu u dva domena nastajanjućiH sestrinskiH ćelija.</s><s>Snaga za procese nastanka kontrakcija potiče od pokreta niza aktinskih motornih proteina i miozina II.</s><s>Miozin II koristi slobodnu energiju koja se otpušta kada ATP hidrolizira i kreće duž ovih aktinskih vlakna, stežući ćelijske membrane da se formira rascjepna brazda.</s><s>Nastavak hidrolize uzrokuje pojavu ove brazde koja prodire (kretanjem prema unutra), što je upečatljiv proces koji je jasno vidljiv kroz svjetlosni mikroskop.</s>

<s>Razdvajanje 
Citokinetička brazda urasta do oblikovanja takozvanog strukture srednjeg tijela (sastavljene od proteinskog materijala sa gustim elektronima), gdje aktinsko-miozinski prsten doseže promjer od oko 1-2 um.</s><s>Većina vrsta životinjskih ćelija ostaje povezana međućelijskim mostom i do nekoliko sati, dok se ne podijele u procesu koji je neovisan od aktina, zvanom razdvajanje, što je zadnji korak u citokinezi.</s><s>Proces apscizije (odsijecanja) fizički razdvaja pomenuto srednje tijelo u dva istovjetna.</s><s>Odvija se uklanjanjem citoskeletnih struktura iz međućelijskog mosta, suženjem korteksa ćelije i razdvajanjem plazma membrane.</s><s>Međućelijski most je ispunjen gustim snopovima antiparalelnih hmikrotubula koje potiču iz centralne osovine.</s><s>Ove mikrotubule preklapaju se na srednjim tijelom, za koji se obično misli kao na ciljanu platformu mehanizma razdvajanja.</s><s>Razdvajajući mikrotubulski protein je spastin, koji je u velikoj mjeri odgovoran za demontažu snopova mikrotubula unutar međućelijskih mostova.</s><s>Kompletno kortikalno suženje također podrazumijeva uklanjanje osnovne citoskeletne strukture.</s><s>Razlaganje aktinskih filamenta tokom kasne citokineze zavisi od PKCε-14-3-3 kompleksa, koji deaktivira RhoA, nakon prodiranja rascjepne brazde.</s><s>Aktinski filamwenti rastavljaju se dalje pod kontrolom GTPaze Rab35 i njenih efektora, na oblik fosfatidilinozitol-4,5-bisfosfat 5-fosfataza OCRL.</s><s>Razumijevanje mehanizma kojima se na kraju dijeli plazma membrana, još uvijek se dodatno istražuje.</s>

<s>Tok citokineze 
Citokineza mora biti vremenski kontrolirana, kako bi se osiguralo da se javlja tek nakon što se sestrinske hromatide odvoje tokom normalne proliferativne ćelijske diobe u anafazi.</s><s>Da bi se to postiglo, mnoge komponente citokineze su visoko regulirane, a da bi se osigurala mogućnost obavljanja određene funkcije samo u određenoj fazi ćelijskog ciklusa.</s><s>Citokineza se događa tek nakon što se APC veže sa CDC20.</s><s>To omogućava da odvajanje hromosoma i miozin djeluju istovremeno..</s>

<s>Nakon citokineza, mikrotubule bez kinetohora reorganizaciju se i nestaju u novom citoskeletu kako se ćelijski ciklus vraća u interfazu. (vidi i ćelijski ciklus).</s>

<s>Ctokineza biljnih ćelija 
Zbog prisustva ćelijskog zida, citokineza u biljnim ćelijama se znatno razlikuje od one u životinjskim ćelijama, jer umjesto formiranja kontraktilnog prstena, biljna ćelija gradi ćelijsku ploču u sredini ćelije.</s><s>Faze formiranja ćelijske ploče uključuju:
 (1) stvaranje fragmoplasta, od niza mikrotubula koje vodi i podržava formiranje ćelijske ploče;
 (2) prijenos vezikula diobene ravni i njihovo spajanje za generiranje cjevasto-mehuraste mreže;
 (3) kontinuirano spajanje membranskih cijevi i njihovo pretvaranje u membrane nakon taloženja kaloza, a zatim taloženje celuloze i drugih komponenti  ćelijskog zida;
 (4) recikliranje višaka membrane i drugih materijala iz ćelijske ploče; i
 (5) fuzija sa roditeljskim ćelijskim zidom.</s><s>Fragmoplast je sastavljen od ostataka mitotskog vretena, koje služi kao traka za prenos vezikula do srednje zone fragmoplasta.</s><s>Ove vezikule sadrže lipide, proteine i ugljikojhidrate koji su neophodni za formiranje novih ćelijskih granica.</s><s>Elektronsko-tomografske studije identificirale su da je Golgijev aparat izvor tih vezikula. but other studies have suggested that they contain endocytosed material as well.</s>

<s>Ove cijevi proširuju se zatim i međusobno, bočno spajaju, na kraju formirajući planarni, fenestrirani list.</s><s>Kako sazrijeva ćelijska ploča, otklanjaju se velike količine membranskog materiala putem endocitoje, koja je posredovana klatrinom.</s><s>Eventualno, rubovi ćelijske ploče spajaju se sa roditeljskom plazma membranom, često asimetrično, čime se završava citokineza.</s><s>Preostali materijal sadrži niti endoplazmatske mreže koja prolazi kroz njih, a smatra se da su prekursori plazmodezmi.</s>

<s>Izgradnja novog ćelijskog zida počinje u lumenu uskih kanalića mlade ćelijske ploče.</s><s>Redoslijed kojim sa ugrađuju različite komponente ćelijskog zida utvrđen je pomoću imuno-elektronske mikroskopije.</s><s>Prvo dolaze pektini, hemiceluloza i arabinogalaktanski proteini koje donose sekrecijske vezikule koje se spajaju i formiraju čelijsku ploču.</s><s>Slijedeća komponenta koja se dodaje je kaloza, koja se polimerizira neposredno na ćelijskoj ploči pomoću kaloza-sintaze.</s><s>Kako ćelijska ploča nastavlja da zrije i stapa se sa roditeljskom plazma membranom, kaloza polahko zamjenjuje se celulozom, primarnom komponentom zrelog ćelijskog zida.</s><s>Srednja lamela (ljepljivi sloj koji sadrži pektin) razvija se iz ćelijske ploče, a služi za vezanje zida sa susjednom ćelijom.</s>

<s>Snage u citokinezi životinjske ćelije 
Prodiranje citokinetičke brazde pokreće lučenje miozin-ATPaza tipa II.</s><s>Dok miozini djeluju na medijalni region, kontraktilne sile koje djeluju na korteks liče na 'nanizane kesice' suženja, koje vuče brazdu prema unutra.</s><s>To dovodi do unutrašnjeg sužavanja.</s><s>Plazma membrana, zahvaljujući bliskoj povezanosti sa korteksm zatvara brazdu preko poprečnih proteinskih linkera.</s>

<s>Povezano 
 Ćelijski zid
 Ćelijska membrana
 Plazmodezma
 Mitoza</s>

<s>Reference</s>

<s>Dopunska literatura 
 The Molecular Requirements for Cytokinesis by M. Glotzer (2005), Science 307, 1735
 "Animal Cytokinesis: from parts list to mechanism" by Eggert, U.S., Mitchison, T.J., Field, C.M. (2006), Annual Review of Cell Biology 75, 543-66
 Campbell Biology (2010), 580-582
 More description and nice images of cell division in plants, with a focus on fluorescence microscopy</s>

<s>Ćelijski ciklus
Mitoza
Mejoza</s>

