Buněčného cyklu

Buněčný cyklus  je období existence buňky od okamžiku jejího vzniku dělením mateřské buňky do jejího vlastního dělení nebo smrti.

Délka eukaryotického buněčného cyklu

Délka buněčného cyklu se liší buňku od buňky. Rychle se množící buňky dospělých organismů, jako jsou hematopoetické nebo bazální buňky epidermis a tenkého střeva , mohou vstoupit do buněčného cyklu každých 12-36 hodin. Krátké buněčné cykly (asi 30 minut) jsou pozorovány při rychlém drcení vajíček ostnokožců , obojživelníci a další zvířata. Za experimentálních podmínek má mnoho linií buněčných kultur krátký buněčný cyklus (asi 20 hodin) . Ve většině aktivně se dělících buněk je období mezi mitózami přibližně 10-24 hodin.

Fáze eukaryotického buněčného cyklu

Cyklus eukaryotických buněk se skládá ze dvou období:

• období buněčného růstu (interfáze), během kterého se syntetizuje DNA a proteiny a připravují se přípravky pro dělení buněk. Skládá se z několika fází:
  • G 1 -fáze (z anglického  gap  - gap), neboli fáze počátečního růstu, během níž jsou syntetizovány mRNA , proteiny a další buněčné složky;
  • S-fáze (z anglického  syntéza  - syntéza), během které se replikuje DNA buněčného jádra , centrioly jsou také zdvojeny (pokud existují).
  • G 2 - fáze , během které probíhá příprava na mitózu .

• období buněčného dělení (fáze M, od slova mitóza - mitóza ). Zahrnuje dvě fáze:
  • karyokineze (dělení jádra). Mitóza je zase rozdělena do pěti fází.
  • cytokineze (dělení cytoplazmy).

Popis buněčného dělení je založen na datech světelné mikroskopie v kombinaci s mikrofilmováním a na výsledcích světelné a elektronové mikroskopie fixovaných a obarvených buněk.

Regulace buněčného cyklu

Pravidelná sekvence měnících se období buněčného cyklu se provádí během interakce proteinů , jako jsou cyklin-dependentní kinázy a cykliny . Buňky ve fázi G 0 mohou vstoupit do buněčného cyklu, jsou-li vystaveny růstovým faktorům . Různé růstové faktory, jako jsou destičkové , epidermální a nervové růstové faktory , vazbou na své receptory spouštějí intracelulární signalizační kaskádu, která nakonec vede k transkripci genů pro cykliny a cyklin-dependentní kinázy . Cyklin-dependentní kinázy se stanou aktivními pouze při interakci s odpovídajícími cykliny . Obsah různých cyklinů v buňce se mění v průběhu celého buněčného cyklu. Cyklin je regulační složkou komplexu cyklin-cyklin-dependentní kinázy. Katalytickou složkou tohoto komplexu je kináza . Kinázy nejsou aktivní bez cyklinů . Různé cykliny jsou syntetizovány v různých fázích buněčného cyklu . Obsah cyklinu B v žabích oocytech tak dosáhne maxima v době mitózy , kdy je spuštěna celá kaskáda fosforylačních reakcí katalyzovaných komplexem cyklin B/cyklin-dependentní kináza. Na konci mitózy je cyklin rychle degradován proteinázami.

Kontrolní body buněčného cyklu

Pro určení dokončení každé fáze buněčného cyklu je nutné mít v ní kontrolní body. Pokud buňka „projde“ kontrolním bodem, pokračuje v „pohybu“ buněčným cyklem. Pokud nějaké okolnosti, jako je poškození DNA, zabrání buňce v průchodu kontrolním bodem, který lze přirovnat k jakémusi kontrolnímu bodu, pak se buňka zastaví a další fáze buněčného cyklu nenastane, alespoň dokud nenastanou překážky, které bránily klec z průchodu kontrolním bodem byla odstraněna. Existují alespoň čtyři kontrolní body buněčného cyklu: kontrolní bod v G1, kde se kontroluje integrita DNA před vstupem do S-fáze, kontrolní bod v S-fázi, kde se kontroluje replikace DNA na správnost replikace DNA, kontrolní bod v G2, kde se kontrolují chybějící poškození při procházení předchozími kontrolními body nebo získané v následujících fázích buněčného cyklu. Ve fázi G2 je detekována úplnost replikace DNA a buňky, ve kterých je DNA nedostatečně replikována, nevstupují do mitózy. V kontrolním bodě sestavy vřetena se kontroluje, zda jsou všechny kinetochory připojeny k mikrotubulům .

Poruchy buněčného cyklu a tvorba nádorů

Dysregulace buněčného cyklu je příčinou většiny solidních nádorů . V buněčném cyklu, jak již bylo zmíněno, je průchod kontrolních bodů možný pouze tehdy, pokud jsou předchozí fáze dokončeny normálně a nedochází k poruchám. Nádorové buňky jsou charakterizovány změnami ve složkách kontrolních bodů buněčného cyklu. Když jsou kontrolní body buněčného cyklu inaktivovány, je pozorována dysfunkce několika nádorových supresorů a protoonkogenů, zejména p53 , pRb , Myc a Ras . Protein p53 je jedním z transkripčních faktorů, který iniciuje syntézu proteinu p21 , který je inhibitorem komplexu CDK-cyklin, který vede k zástavě buněčného cyklu v obdobích G1 a G2. Buňka, jejíž DNA je poškozená, tedy nevstoupí do S fáze. S mutacemi, které vedou ke ztrátě genů proteinu p53, nebo s jejich změnami, nedochází k blokádě buněčného cyklu, buňky vstupují do mitózy, což vede ke vzniku mutantních buněk, z nichž většina není životaschopná, zatímco jiné vedou ke vzniku maligních buněk. buňky.

Literatura

1. Kolman Y., Rem K., Wirth Y. (2000). "Vizuální biochemie",
2. Chentsov Yu. S. (2004). 'Úvod do buněčné biologie'. M.: ICC "Akademkniga"
3. Kopnin B.P. 'Mechanismy účinku onkogenů a nádorových supresorů'

Odkazy

• Účinky onkogenů a supresorů nádorů – Přehled  (nedostupný odkaz)
• [www.xumuk.ru/biochem/380.html/vizuální biochemie]