Profase avanzata, o prometafase, inizia con la rottura dell’involucro nucleare, che si scompone in piccole vescicole di membrana che assomigliano molto al reticolo endoplasmatico e tendono a rimanere visibili intorno al fuso mitotico. Durante questo periodo i cromosomi continuano a condensarsi e gradualmente si accorciano e si ispessiscono fino a formare completamente le unità che subiranno la mitosi. Anche il nucleolo, che può essere ancora presente in alcune cellule, scompare completamente in prometafase.

Presentata nell’immagine di microscopia a fluorescenza digitale qui sopra è una singola cellula di rene di canguro di ratto (PtK2) nelle prime fasi della prometafase. La cromatina è colorata con una sonda fluorescente blu (DAPI), mentre la rete di microtubuli (fuso mitotico) è colorata di verde (Alexa Fluor 488) e i mitocondri cellulari sono colorati con un colorante rosso (MitoTracker Red CMXRos). Durante la prometafase, i microtubuli del fuso mitotico sono ora liberi di entrare nella regione nucleare, e la formazione di complessi proteici specializzati noti come cinetocori inizia su ogni centromero. Questi complessi si attaccano a un sottoinsieme dei microtubuli del fuso, che vengono chiamati microtubuli del cinetocoro. Altri microtubuli nel fuso (non attaccati ai centromeri) sono chiamati microtubuli polari, e questi aiutano a formare e mantenere la struttura del fuso insieme ai microtubuli astrali, che rimangono al di fuori del fuso.

Il confine tra la profase e la prometafase è determinato dal rapido inizio della fosforilazione in tutta la lamina nucleare innescata dall’attivazione di un enzima chiamato protein chinasi che induce la mitosi (abbreviato MPF). Il complesso della membrana nucleare si disaggrega di conseguenza in vescicole, esponendo i cromosomi condensati alla rete microtubulare in espansione del fuso mitotico. Nel microscopio ottico, le vescicole della membrana nucleare, che sono virtualmente indistinguibili da simili porzioni disaggregate del reticolo endoplasmatico, possono essere visualizzate nella regione intorno al fuso in crescita.

Come i microtubuli del cinetocoro si attaccano ai loro recettori sui cinetocori dei cromatidi, i cromosomi sono messi in movimento agitato e si muovono rapidamente avanti e indietro mentre la tensione è esercitata dal fuso. Contemporaneamente, i microtubuli polari provenienti dai centrosomi interagiscono tra loro per formare una rete di interconnessione tra i cromosomi e stabilire ulteriormente la struttura del fuso mitotico. I cinetocori sono assemblati al centromero di ogni cromatide per ottenere due cinetocori per cromosoma. Alla fine, all’anafase, i microtubuli del cinetocoro tireranno i cromatidi fratelli verso i poli opposti del fuso mitotico per assicurare che ogni cellula figlia riceva un complemento genetico completo di cromosomi.

La complessità della relazione tra i cinetocori e il fuso mitotico riflette la necessità di un’accurata distribuzione del materiale genetico tra le cellule in divisione. L’errore più comune nella mitosi è la mancanza di separazione tra cromatidi fratelli, con il risultato che una delle due cellule figlie riceve entrambe le copie dei cromosomi. Questo errore, che si verifica circa una volta ogni 100.000 divisioni cellulari, può avvenire se i cromatidi non si attaccano al corretto polo del fuso o se una coppia di cromatidi si attacca a un solo polo. In alcuni casi, i due cromatidi fratelli, sebbene correttamente assemblati nell’apparato del fuso mitotico, semplicemente non riescono a separarsi all’anafase.