2) S-фазы
3) метафазы (+)
4) анафазы
Колхицин связывается с β-тубулином и подавляет полимеризацию микротрубочек, из которых формируется веретено деления. В результате кинетохоры хромосом не получают полноценных микротрубочковых связей с полюсами клетки, а сестринские хроматиды не могут быть разделены и перемещены к противоположным полюсам. Поэтому клеточный цикл останавливается на стадии метафазы либо на метафазоподобной стадии прометафазы.
Основой остановки служит активация веретеночного контрольного пункта: при отсутствии правильного прикрепления хромосом блокируется активация комплекса APC/C, не происходит деградация секурина и не активируется сепараза, необходимая для расщепления когезинов между сестринскими хроматидами. Переход к анафазе становится невозможным. Интерфаза и S-фаза непосредственно не блокируются, поскольку в этот период веретено деления еще не функционирует, а анафаза не наступает из-за нарушения ее запуска.
В цитогенетике колхициновую блокировку используют для накопления клеток с максимально конденсированными метафазными хромосомами. После обработки проводят гипотонизацию, фиксацию и окрашивание клеточного материала, что позволяет оценить число, структуру и взаимное расположение хромосом при кариотипировании. Морфологический результат действия препарата часто называют колхициновым метафазным блоком или C-метафазой.
| Стадия клеточного цикла | Основное событие | Влияние нарушения микротрубочек | Значение для цитогенетики |
|---|---|---|---|
| Интерфаза | Рост клетки, синтез белка и подготовка к делению | Веретено деления еще не сформировано; непосредственной остановки митоза нет | Не является оптимальной стадией для анализа кариотипа |
| S-фаза | Репликация ДНК и удвоение генетического материала | Колхицин не блокирует репликацию ДНК напрямую | Хромосомы еще недостаточно конденсированы для стандартного кариотипирования |
| Профаза и прометафаза | Конденсация хромосом, распад ядерной оболочки, формирование веретена | Веретено остается неполноценным, прикрепление микротрубочек к кинетохорам нарушается | Формируется предпосылка для метафазной блокировки |
| Метафаза | Хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости | Активация контрольной точки веретена препятствует переходу к анафазе | Наиболее информативная стадия для подсчета и изучения хромосом |
| Анафаза | Разделение сестринских хроматид и их расхождение к полюсам | Не наступает, поскольку отсутствуют условия для активации сепаразы | Нерасхождение хроматид не позволяет получить нормальную анафазную картину |
| Телофаза и цитокинез | Формирование дочерних ядер и разделение цитоплазмы | Не происходят после полноценной колхициновой блокировки митоза | При длительном воздействии возможны полиплоидизация и образование многоядерных клеток |
Таким образом, ключевым эффектом колхицина является разрушение или предотвращение сборки веретена деления, а не повреждение ДНК. Контрольная точка веретена удерживает клетку до устранения дефекта прикрепления хромосом. Именно поэтому препарат применяется для получения большого числа хорошо конденсированных метафазных пластинок. Практическое значение метода заключается в диагностике числовых и структурных хромосомных аномалий.