Cellecyklus kontrolpoint

Hele cellecyklussen styres af et kontrolsystem. På en Cellecyklus kontrolpoint kritiske processer og faseovergange, der finder sted inden for en cellecyklus, reguleres.

Hvad er cellecyklus-kontrolpunktet?

Hele cellecyklussen styres af et kontrolsystem.Ved et cellecykluskontrolsted reguleres kritiske processer og faseovergange, der finder sted inden for en cellecyklus.

Sekvensen af ​​fysiologiske begivenheder i celler, der har en kerne, kaldes cellecyklussen. Dette foregår som en cyklus, der begynder efter en celledeling og starter den næste. Det består af interfasen og mitosen. En modercelle opdeles i to datterceller, hvor interfasen begynder. Genaktiviteten der regulerer metabolismen af ​​den voksende celle, mens en nucleolus udvikler sig i cellekernen.

Interfasen er den længste af de to og skifter derefter til mitose. Det er igen opdelt i forskellige faser. Dette er den G1-fase, hvor cellen vokser, og duplikationen af ​​kromosomer fremstilles, den S-fase, i hvilken kromosomerne fordobles, og den G2-fase, hvor cellen fortsætter med at vokse, og den næste mitose er forberedt.

Hele denne cyklus styres af et molekylært kontrolsystem. Det er her cellebegivenheder udløses og kontrolleres, som overfører stop- og yderligere signaler i form af kontrolpunkter. Kritiske processer og faseovergange, der finder sted inden for cellecyklussen, analyseres ved et kontrolpunkt. Disse tjener som beskyttelse for det genetiske materiales integritet og sikrer, at cellen ikke degenererer.

En kritisk proces kan f.eks. B. være, når der sker en adskillelse af kromosomerne i metafasen. Metafasen repræsenterer den anden fase af celledeling, kendt som mitose og meiose. I metafasen trækkes nucleolus og kernekonvolutt tilbage. En typisk struktur dannes, en såkaldt kloster. Kromosomerne adskiller sig markant fra hinanden i denne fase.

Funktion & opgave

Cellecyklus-kontrolpunkter indstilles i to faser. Dette er grænsefladen med kontrolpunkterne G1 og G2 og mitosefasen. I løbet af det første er der øget kerneaktivitet, som er forbundet med en øget risiko for DNA-skade fra kræftformede stoffer, for eksempel forårsaget af UV-lys. Dette kan igen føre til ondartede tumorer.

Forskellige toksiner, medikamenter, miljøgifter og toksiner kan også forårsage sygdomme her. I interfasen er der opbygget specialiserede proteiner, der modvirker sådanne defekter, detekterer dem og ved kontrolpunktet forhindrer cellen i at skifte til en anden fase. Celledød frembringes derefter ved apoptose. Figurativt kan man tale om et kontrolleret selvmord af cellen, der sammenlignet med cellens død af z. B. mekaniske skader udløser en inflammatorisk reaktion, og der frigøres ingen cytoplasma.

På dette kontrolpunkt bestemmes det, om cellen skal opdeles eller ej. De fleste celler i den menneskelige krop er i en tilstand, som cellen ikke længere deler. Så hvis der ikke er noget yderligere signal på dette kontrolpunkt, har cellen forladt cyklussen og deler sig ikke længere. Det skifter derefter til G0-fasen.

Molekylære kontrolmekanismer finder sted i cellecyklusstyring. I interfasen er disse dannelsen af ​​proteiner 53 og 21 og BAX. Proteinet 53 er afgørende for styring af DNA-integriteten. Han er også kendt som genomets "værge". I en biologisk proces, hvor den genetiske information af en DNA-streng overføres til RNA, fungerer proteinet som en transkriptionsfaktor, der opregulerer DNA'et i tilfælde af skade og forårsager ekspression af tumorundertrykkende gener.

Protein 21 er også vigtig for cellecyklussen for hvirveldyr, en såkaldt CDK-hæmmer, der blokerer cellen ved faseovergange, så enzymerne til DNA-reparation har tid nok til for eksempel at undertrykke væksten af ​​kræftceller eller forårsage forskellige genetiske defekter afhjælpe. BAX er på sin side et protein, der fungerer som en co-faktor for protein 53. Det overvåger apoptosen af ​​cellen.

Ved det andet cellecyklus-kontrolpunkt i den mitotiske fase separeres kromosomerne i metafasen. Dette er altid et kritisk øjeblik, som f.eks. B. ufuldstændig adskillelse fører til somatiske numeriske kromosomafvigelser.

Det er kendt, at den menneskelige kropscelle har 46 kromosomer. Denne tilstand kaldes euploidy. Når der dannes en abnormitet, kan kromosomerne formere sig. Så taler vi om polyploidi. Menneskeliv er ikke muligt under disse forhold. Hvis antallet af kromosomer ikke svarer til det haploide sæt (n = 23), er der en forkert adskillelse af kromosomerne eller søsterchromatiderne. En sygdom, der følger med dette, er trisomi 21.

I mitosefasen sikres den korrekte fordeling af kromosomerne mellem mor- og datterceller. Derfor er den mitotiske fase et spindelkontrolpunkt. Dette bringer en spindelkontrolmekanisme baseret på det faktum, at kromosomerne kun adskilles, når mikrotubulerne er korrekt fastgjort til kinetochorerne. Den nøjagtige proces i mitosefasen er endnu ikke undersøgt præcist. Læger antager, at proteinerne interagerer med kinetokoren og de vedhæftede mikrotubulier i spindelapparatet.

Sygdomme og lidelser

Hvis kontrolpunkterne i cellecyklussen forstyrres, z. B. danne kræftceller. Kræftecellen dannes ved at omdanne en normal celle til en unormal celle. I det sunde immunsystem genkendes og ødelægges en celle. Hvis dette ikke sker, dannes en tumor.

Hvis cellen forbliver på sin oprindelige placering, kaldes den en godartet tumor. Dette kan fjernes. Cellerne i en ondartet tumor er på sin side i stand til at skade andre organer og celler, kan forstyrre metabolismen og danne metastaser. I modsætning til normale celler kan kræftceller dele sig uendeligt ofte og er derfor vanskelige at behandle.