2) интерфазы
3) анафазы
4) метафазы (+)
Колхицин связывается с α/β-тубулином и препятствует полимеризации микротрубочек, из которых формируется веретено деления. В результате нарушается прикрепление кинетохоров хромосом к микротрубочкам и невозможна их последующая направленная миграция к противоположным полюсам клетки. Срабатывает контрольная точка сборки веретена, поэтому митоз блокируется преимущественно на стадии метафазы, когда хромосомы уже конденсированы и выстроены в экваториальной плоскости.
Колхициновая остановка используется в цитогенетике для получения метафазных пластинок при исследовании кариотипа. На этой стадии хромосомы имеют максимальную степень конденсации и хорошо различимы при микроскопии, что позволяет оценивать их число, структуру, наличие анеуплоидий, транслокаций, делеций и других перестроек. При отсутствии функционального веретена переход к анафазе не происходит, поэтому разделение сестринских хроматид и формирование дочерних ядер оказываются невозможными.
| Стадия клеточного цикла | Основные события | Влияние нарушения микротрубочек | Значение для цитогенетики |
|---|---|---|---|
| Интерфаза | Рост клетки, репликация ДНК, синтез белков | Митотическое веретено еще не сформировано | Хромосомы не имеют компактного вида и обычно непригодны для стандартного кариотипирования |
| Профаза | Конденсация хроматина, начало формирования веретена | Формирование веретена нарушается или замедляется | Хромосомы становятся видимыми, но еще недостаточно упорядочены для полноценного анализа |
| Метафаза | Хромосомы выстроены по экватору клетки, кинетохоры взаимодействуют с микротрубочками | Колхицин вызывает блокаду контрольной точки и не допускает перехода к анафазе | Оптимальная стадия для подсчета и анализа хромосом в метафазной пластинке |
| Анафаза | Сестринские хроматиды расходятся к противоположным полюсам | Без полноценного веретена расхождение хроматид невозможно | Нарушение может приводить к нерасхождению хромосом и анеуплоидии |
| Телофаза | Формируются дочерние ядра, хромосомы деконденсируются | До этой стадии клетка при колхициновой блокаде обычно не доходит | Телофазные клетки не являются оптимальным материалом для классического кариотипирования |
| Практическое применение | Кратковременная обработка культуры клеток колхицином или колцемидом | Накопление клеток в метафазе и увеличение числа анализируемых метафаз | Диагностика числовых и структурных хромосомных аномалий |
Таким образом, ключевым эффектом колхицина является деполимеризация микротрубочек и функциональная инактивация веретена деления. Это препятствует метафазно-анафазному переходу и вызывает накопление клеток в метафазе. Именно поэтому препарат применяют перед приготовлением метафазных препаратов для кариотипирования. Следует отличать этот эффект от повреждения ДНК: колхицин преимущественно нарушает процесс митотического распределения хромосом, а не репликацию генетического материала.