Conceito de Metafase
O termo Metafase designa a fase do ciclo celular na qual os cromossomas estão no seu estado mais condensado, alinhados no plano equatorial da célula. Nesta fase, os cromossomas estão ligados ao fuso mitótico, mas ainda não segregaram para polos opostos da célula.
Ciclo Celular
A função básica da célula, que lhe permite gerar descendência exatamente igual a si, é a replicação do seu DNA e a sua divisão de forma a originar duas células filhas iguais. A célula realiza esta função através do ciclo celular, que é composto pela Interfase (onde ocorre a duplicação de todo o material celular) seguida da Fase M (onde ocorre a divisão do material celular e divisão do citoplasma). A Interfase tem subfases: Fase G1, Fase S e Fase G2; e o mesmo acontece com a Fase M, que está subdividida em: Profase, Metafase, Anafase e Telofase, que fazem a Mitose, e Citocinese.
Caraterísticas da Metafase
Os complexos Cdk mitóticos são produzidos durante a Fase S e Fase G2, mas não são ativados até a célula entrar na Mitose; após ativados, induzem, entre outros mecanismos, a condensação dos cromossomas e o seu alinhamento no plano equatorial. Na Metafase os cromossomas estão no seu estado mais condensado, ou seja, em fibras de 1400nm e são denominados cromossomas mitóticos. Nesta fase, os cromossomas estão de tal maneira condensados que é possível visualizá-los, através do microscópio ótico, na sua conformação mais conhecida de X; conformação na qual é impossível a transcrição do DNA.
Figura 1 – Imagem de microscopia óptica de uma célula em Metafase, com os cromossomas alinhados no plano equatorial da célula, na sua conformação típica de X.
Durante esta fase as cromátides irmãs estão ligadas uma à outra pelo centrómero. Por sua vez, o centrómero está associado a proteínas de maneira a formar dois cinetocoros, um de cada cromátide irmã. Sendo através dos cinetocoros que os microtúbulos que formam o fuso mitótico se ligam às cromátides irmãs. Microtúbulos do cinetocoro de um dos polos do fuso mitótico ligam-se a um dos cinetocoros e microtúbulos do cinetocoro do polo oposto ligam-se ao cinetocoro oposto. Assim, e devido às constantes forças exercidas pelos microtúbulos que constituem o fuso mitótico, as cromátides irmãs ficam alinhadas e suspensas no plano equatorial da célula, num estado de equilíbrio dinâmico, preparadas para serem separadas e puxadas para os polos opostos do fuso quando sinais se iniciarem.
Figura 2 – Imagem esquemática de uma célula em Metafase, com os cromossomas alinhados no plano equatorial da célula, na sua máxima condensação.
Regulação
Um check-point importante ocorre nesta fase do ciclo celular: a confirmação de que as cromátides irmãs estão ligadas a microtúbulos com origem em centríolos de polos opostos da célula. Esta ligação dos microtúbulos aos cinetocoros das cromátides irmãs é denominado bio orientação e gera uma tensão que é percebida pelos cinetocoros como estando a ser exercida em duas direções contrárias. Assim, a célula tem um mecanismo de controlo e, caso os cinetocoros não percebam tensões contrárias, enviam sinais inibitórios à célula e o ciclo celular não avança desta fase; pelo menos até os microtúbulos estarem corretamente ligados aos cinetocoros das cromátides irmãs.
Estudo dos cromossomas
É quando os cromossomas estão na sua conformação mais condensada, ou seja, durante a Metafase, que se estuda a organização dos genes nos cromossomas e dos cromossomas. Uma das técnicas mais utilizadas é a hibridização fluorescente in situ (FISH), onde se detetam sequências específicas de DNA no cromossoma. Outra técnica também muito utilizada é o bandeamento G, onde zonas do cromossoma com baixo conteúdo em genes e, por conseguinte, transcricionalmente inativas, são coradas pelo corante Giemsa, tornando-se bandas escuras; já as zonas do cromossoma ricas em genes e, por consequência, transcricionalmente ativas, não são coradas pelo corante, tornando-se bandas claras. Esta última técnica é utilizada para elaborar cariótipos, normalmente realizados para examinar se existe algum tipo de anomalia cromossómica no indivíduo.
References:
Alberts B., Johnson A., Lewis J., Raff M., Keith R., Walter P. (2007). Molecular Biology of the Cell (5th edition). Garland Science, New York.
Cooper G.M. (2000). The Cell: A Molecular Approach (2th edition). Sinauer Associates, Sunderland (MA).
Lodish H., Berk A., Zipursky S.L., Matsudaira P., Baltimore D., Darnell J. (2000). Molecular Cell Biology (4th edition). W. H. Freeman, New York.
