Клеточного цикла контроль: введение

Обычно клеточный цикл у эукариот состоит из четырех временных отрезков: собственно митоза ( M ), пресинтетической ( G1 ), синтетической ( S ) и постсинтетической ( G2 ) фаз (периодов).
Известно, что общая продолжительность как всего клеточного цикла, так и отдельных его фаз значительно варьируют не только у разных организмов, но и у клеток разных тканей и органов одного организма.Универсальная теория клеточного цикла предполагает, что клетка как целое в течение клеточного цикла проходит через ряд состояний (Hartwell L., 1995). В каждом состоянии критические регуляторные белки претерпевают фосфорилирование или дефосфорилирование, определяющие переход этих белков в активное или неактивное состояние, их взаимосвязи и/или клеточную локализацию.

Изменения состояний клетки в определенных точках цикла организует особый класс протеинкиназ — циклинзависимые киназы (Cyclin-dependent kinases — cdk). Cdk образуют комплексы со специфическими короткоживущими белками — циклинами, вызывающими их активацию, а также с другими вспомогательными белками.

Компания «Промфорест» предлагает пиломатериалы купить по доступной цене. Качество продукции гарантировано ОТК, вся продукция сортируется по классам согласно ГОСТам.

Предполагается, что простейший клеточный цикл может состоять только из двух фаз — S и M, регулируемых соответствующими cdk (Murray A. W., Kirschner M. W., 1989). Такой гипотетический клеточный цикл имеет место во время раннего эмбриогенеза у организмов с большими яйцеклетками, например у Xenopus и Drosophila. В этих яйцеклетках все компоненты, необходимые для многочисленных делений, пресинтезированы во время оогенеза и сохраняются в цитоплазме. Поэтому после оплодотворения деления происходят чрезвычайно быстро, и периоды G1 и G2 отсутствуют.

Клеточная пролиферация контролируется сложной сетью внеклеточных и внутриклеточных событий, приводящих либо к инициации и поддержанию клеточного цикла, либо к выходу клеток в фазу покоя.

Центральным событием клеточного цикла является репликация ДНК.

Репликация ДНК требует присутствия достаточно большого набора ферментов и белковых факторов, упаковка вновь синтезированной ДНК в хроматин нуждается также в синтезе гистонов de novo. Экспрессия генов, кодирующих перечисленные белки, специфична для S-фазы (Farnham P. J., Schimke
R. T.,1985, Heintz N.,
1991, Farnham P. L.,
Slansky J. E., 1993, Lee
H. -H., Chiang W. H., ea., 1995, Miltenberger R. J., Sukow K. A., ea.,
1995, Wells J., Held P.,
ea., 1996, Dou Q. -P.,
Pardee A. B., 1996).

После завершения репликации, когда генетический материал удвоен, клетка входит в постсинтетическую фазу G2, во время которой происходит подготовка к митозу. В результате митоза (М-фаза ) клетка разделяется на две дочерних. Обычно выделяют два критических перехода между фазами- G1/S и G2/M (Hartwell L., 1995, Lewin B., 1990).

Исходя из схемы клеточного цикла, (рис. 11–4), можно заключить, что клетки останавливались бы в точке рестрикции R в фазе G1, если бы стадия G1 представляла собой биосинтетическую реакцию, намного более чувствительную к ингибированию общего синтеза белка, чем любые другие реакции, специфичные для отдельных фаз цикла.

Было высказано предположение, что для прохождения точки рестрикции R концентрация каких-то триггерных белков должна превысить некоторый пороговый уровень.

Согласно этой модели любые условия, снижающие общую интенсивность белкового синтеза, должны отдалять накопление пороговой концентрации триггерного белка, удлинять фазу G1 и замедлять темп деления клеток. Действительно, когда клетки растут in vitro в присутствии различных концентраций ингибиторов белкового синтеза, клеточный цикл сильно растягивается, тогда как время, необходимое для прохождения фаз S, G2 и М, существенно не изменяется.
Наблюдаемое удлинение фазы G1 согласуется с данной моделью, если предположить, что каждая молекула триггерного белка остается активной в клетке лишь несколько часов. Эта модель позволяет также объяснить торможение роста клеток при увеличении их плотности или при голодании; как известно, оба этих фактора снижают синтез белка и останавливают клеточный цикл в наиболее чувствительной точке фазы G1- точке R.

По-видимому, механизмы, контролирующие рост клеток в ткани, воздействуют непосредственно на общую интенсивность белкового синтеза в клетках; согласно этой гипотезе, в отсутствии специфических стимулирующих факторов (и/или при наличии ингибирующих факторов) клетки будут синтезировать белки лишь на некотором базальном уровне, поддерживающем status quo. См белок RB: роль в регуляции клеточного цикла. При этом количество белков со средней скоростью обновления будет поддерживаться на том же уровне, что и в растущих клетках, а концентрация нестабильных белков (в т. ч. и триггерного белка будет уменьшаться пропорционально уменьшению скорости их синтеза. В условиях, способствующих ускорению общего белкового синтеза, количество триггерного белка превысит пороговый уровень, что позволит клеткам пройти точку рестрикции R и приступить к делению.

Смотрите также:

• КЛЕТКА: ДЕЛЕНИЕ И РОСТ
• КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ: КОНТРОЛЬ НА МОЛЕКУЛЯРНОМ УРОВНЕ

Исходя из схемы клеточного цикла, (рис. 11–4), можно заключить, что клетки останавливались бы в точке рестрикции R в фазе G1, если бы стадия G1 представляла собой биосинтетическую реакцию, намного более чувствительную к ингибированию общего синтеза белка, чем любые другие реакции, специфичные для отдельных фаз цикла.

Цикл «Съемка со вспышкой – первые шаги», . «Сотовые насадки (гриды)"