Hücre Döngüsü: Dönemler ve Hücre Yaşam Döngüsünün Kontrolü
Hücre yaşam döngüsünün periyotları ve kontrolü hakkında bilgi edinmek için bu makaleyi okuyun!
Hücre döngüsü (Howard ve Pelc, 1953) iki yeni hücreyi oluşturmak için büyümesini ve bölünmesini içeren yeni oluşturulmuş bir hücrede meydana gelen bir dizi değişikliktir.
İki devletten oluşur, uzun bölünmeyen, büyüyen bir I-faz veya interfaz ve kısa-bölünen M-faz veya mitotik faz. Interphase, yeni oluşmuş bir hücrede ve çekirdeğinde, tekrar bölünmeye başlamadan önce meydana gelen bir dizi değişikliktir. Bu nedenle, aynı zamanda inter-mitoz denir. Araf, mitoz aşaması olarak listelenemez.
Hücre bölünmesi için hazırlık aşamasında, bu aşamada mitotik hücrelerde kromozomların çoğalması ve hücre büyüklüğünün iki katına çıkması kritik bir zamandır. Interphase, telophase ile bir sonraki fazın başlangıcı arasındaki süreyi kaplar. Arafın süresi organizmadan organizmaya değişmektedir ve toplam üretim süresinin% 75-90'ını kaplar.
Hücre Döngüsü Dönemleri:
Hücre döngüsü dört döneme ayrılır: G1, S, G2 ve mitoz. Sentetik faaliyetler temelinde, faz arası üç alt aşamaya ayrılır; Gj, S ve G2 (G büyüme ve S sentezi anlamına gelir).
1. G 1 fazı:
Fazın G'si, fazın% 25 ila% 50'sini kaplayan zamanın uzunluğu içinde değişir. G1, mitoz sonu ile DNA sentezi başlangıcı (S-fazı) arasındaki “boşluk” zamanıdır. En değişken dönemdir; hücrelerin fizyolojik koşullarına bağlı olarak, günler, aylar veya yıllar sürebilir. Proliferasyonu durduran hücreler G1'in belirli bir noktasında tutuklanır ve G1 durumunda hücre döngüsünden çıkarılır.
Hücre proliferasyonunun düzenlenmesindeki en önemli nokta, G,, hücrenin yeni bir bölünme döngüsüne girip girmediği veya G 0 durumuna girip girmediğine dair önemli karar alındığı zamandır, ancak bunun nasıl elde edildiği bilinmemektedir. G : alt aşama, S fazı için hazırlanmakta olan bir dizi aktivite ile işaretlenir ve DNA sentezi için gerekli olan substratların ve enzimlerin sentezini ve organizasyonunu içerir. Bu nedenle G, RNA ve proteinin sentezi ile işaretlenir.
2. S fazı:
DNA sentezi dönemi. Kromozomlar kopya bunun için bulur (varis DNA molekülleri şablon olarak işlev görür ve karbon kopyalar oluştururlar. DNA içeriği iki katına çıkarır ve kopya genler kümesi oluşur. DNA'ların çoğalmasıyla birlikte, yine de çiftler halinde bağlı kalan yeni kromatin lifleri oluşur.
Kromatin lifleri uzun kromozomlar olduğu için, her bir kromozomun merkezde bağlı kalan iki kız kardeş kromatidi vardır. S fazı hücreleri, DNA sentezini indükleyen faktörleri içerir. Histonlar, S-fazı sırasında sentezlenir, bu süre içerisinde yeni kopyalanan DNA ile ilişkilendirilirler.
Alt evre, türler arası zamanın% 35 ila 40'ını kaplayan bir türün benzer hücreleri arasında nispeten sabit bir süreye sahiptir.
3. G 2- fazı:
Bu faz DNA sentezini takip eder ve mitozdan (M) önce gelir. Genellikle artan bir nükleer hacim ve ortalama olarak karakterize edilir; G2'nin süresi, 1-4 saat arası, mitoza benzemektedir. Daha da önemlisi, G2, mitoz için ön koşul olan belirli metabolik ve örgütsel olayların meydana geldiği zamandır.
Bu faz sırasında, iğ fiberlerinin oluşumu için gerekli olan proteinler sentezlenir. G2'nin başlarında ribozomlar sentezlenir ve bunlar sonraki hücre döngüsü için ayrılır. Messenger RNA (mRNA) ayrıca G2'de de yapılır.
DNA sentezinden önce (G'de), her bir kromozom genellikle tek bir iplik halinde görünür ve bu nedenle DNA değeri 2C'dir, ancak S'yi takiben, G'de kromozom iki iplikli kromatit olarak görünür ve DNA içeriği 4C değerine sahiptir.
S-evresi sırasında, DNA içeriği 4C değerine sahiptir. Mitoz meydana geldiğinde, DNA değeri 2C değerine getirilir veya mayoz ortaya çıkarsa, her ürün 1C değerinde DNA sabitine sahip olacaktır. RNA sentezi, yalnızca S-fazı sırasında meydana gelen DNA sentezinin aksine, fazlar boyunca gerçekleşir. RNA sentezi, iki fazda, S fazında ve M fazında bastırılır.
Hücre Döngüsünün Kontrolü:
1. Kontrol noktaları ve düzenlenmesi:
Bir hücre bölünme döngüsünün başlatılması, hücrelerin G1'deki hücre döngüsünden çekildiği ve G1 dinlenme fazına girmediği durumlarda hücre dışı büyüme faktörlerinin veya mitojenlerin varlığını gerektirir. G1'de hücrenin ortamına ilişkin bilginin değerlendirildiği noktaya ve hücrenin başka bir bölünme döngüsüne girip girmemeye karar verdiğine kısıtlama noktası (veya R noktası) denir. R noktasına ulaşmadan önce mitojenlerin aç bıraktığı hücreler G 0 'a tekrar girerler ve 10 hücre bölünmesine uğrarlar.
R noktasından geçtikten sonra mitojenlerin aç bıraktığı hücreler, G 0 'a girmeden önce hücre bölünmesini tamamlamak için hücre döngüsü boyunca devam eder. Çoğu hücre tipinde, R noktası mitozdan birkaç saat sonra ortaya çıkar. R noktası, hücrelerin bir hücre bölünmesi döngüsüne girme taahhüdünün anlaşılmasında çok önemlidir. G'de, mitoz ve R noktası arasındaki aralık, hücrenin kaderini belirlemek için çoklu sinyalin çakıştığı ve etkileşime girdiği süredir.
Proses döngüsünün durdurulabileceği R noktası gibi hücre döngüsünün bu kısımları kontrol noktaları olarak bilinir. Kontrol noktaları, boşluk fazları sırasında çalışır. Bunlar, hücrenin başka bir DNA replikasyon turu geçirme yetkinliğine sahip olmasını sağlar (G, fazdaki R noktasında) ve DNA replikasyonunun, hücre bölünmesinden (G2 faz kontrol noktası) önce başarıyla tamamlandığını garanti eder.
2. Siklinler ve sikline bağımlı kinazlar:
Hücre döngüsü ilerlemesinin kontrolü için ana mekanizma, protein fosforilasyonunun düzenlenmesidir. Bu, bir düzenleyici alt birim ve bir katalitik alt birimden oluşan spesifik protein kinazlarla kontrol edilir. Düzenleyici alt birimlere siklinler ve katalitik alt birimlere sikline bağımlı kinazlar (CDK'ler) denir.
CDK'ler, bir siklin ile ilişkilendirilmediği sürece katalitik aktiviteye sahip değildir ve her biri birden fazla tip siklin ile birleşebilir. Belirli bir CDK-siklin kompleksinde bulunan CDK ve siklin, hangi hedef proteinlerin protein kinaz tarafından fosforile edildiğini birlikte belirler.
Hücre döngüsünün G1, S veya M fazları ile ilişkili üç farklı siklin-CDK kompleksi sınıfı vardır.
(i) G1 CDK kompleksleri, DNA sentezi için gereken enzimlerin ve S fazı CDK komplekslerini kodlayan genlerin ekspresyonuna neden olan transkripsiyon faktörlerini aktive ederek hücreyi S fazı için hazırlar.
(ii) S fazı CDK kompleksleri, organize DNA sentezinin başlangıcını uyarır. Makine, her bir kromozomun yalnızca bir kez çoğaltılmasını sağlar.
(iii) Mitotik CDK kompleksleri, kromozom yoğunlaşmasını indükler ve iki hücreye kromozom ayrılmasını emretti.
CDK komplekslerinin aktivitesi üç şekilde düzenlenir:
(i) CDK karmaşık alt birimlerinin transkripsiyonunun kontrolü ile.
(ii) CDK komplekslerinin aktivitesini azaltan inhibitörlerle. Örneğin, mitotik COK kompleksleri S ve G. fazlarında sentezlenir, ancak DNA sentezi tamamlanıncaya kadar aktiviteleri baskılanır.
(iii) CDK komplekslerinin, artık gerekli olmadıkları hücre döngüsünde belirli bir aşamada organize proteolizi ile.
3. E2F ve Rb tarafından düzenleme:
G. boyunca ve S fazına hücre döngüsü ilerlemesi kısmen gen transkripsiyonunun aktivasyonu (ve bazı durumlarda inhibisyon) ile düzenlenirken, sonraki hücre döngüsü aşamaları boyunca ilerlemenin birincil olarak transkripsiyon sonrası mekanizmalar tarafından düzenlendiği görülmektedir. Anahtar G 1 R noktasından geçiş, kritik olarak, bir transkripsiyon faktörü E2F'nin aktivasyonuna bağlıdır.
E2F, DNA replikasyonu ve deoksirilo-nükleotid sentezi için ve ayrıca sonraki hücre döngüsü fazlarında gerekli olan siklinler ve CDK'ler için gerekli proteinleri kodlayan genlerin transkripsiyonunu ve ekspresyonunu uyarır. E2F'nin aktivitesi, Rb proteininin (retinoblastoma tümör baskılayıcı protein ve ilgili proteinler) bağlanmasıyla inhibe edilir.
Rb hipofosforile edilmiş (fosforile edilmemiş) E2F aktivitesi inhibe edilir. Rb'nin siklin-CDK ile fosforilasyonu, orta ve geç G1 fazı sırasında kompleksleşir ve E2F'yi serbest bırakır, böylece transkripsiyonu aktive edebilir.
4. Hücre döngüsü aktivasyonu ve inhibisyonu:
Küçük inhibitör proteinler, siklin-CDK komplekslerinin aktivitesinin baskılanmasıyla hücre döngüsü ilerlemesini geciktirebilir. Bu inhibitörlerin iki sınıfı vardır: CIP proteinleri ve INK4 proteinleri.
