Pont annyi, amennyit beleteszel.



Loading


A sejtciklus szabályozása

  • 2013. 03. 05.
  • Előadó: Csala Miklós

Szervezet sejtszámának fenntartásához állandó sejtosztódás szükséges - bizonyos sejtek osztódásra specializáltak, más sejtek egyáltalán nem képesek osztódni.

Prokarióták: megfelelő körülmények mellett DNS replikáció, kromoszómák szétválása, majd citokinézis; a hasadás akár 20 percenként is lezajlhat.

Eukarióták: kétféle osztódási forgatókönyv - mitózis és meiózis. Mitózis hasonló mechanizmussal zajlik le, mint a prokariótáknál, csupán bonyolultabb a szabályozása, előkészítése; más a sejtek „célja”.

Sejtciklus fázisai

Maga a mitózis, illetve ennek előkészítése, az interfázis - három részfázisra oszlik: G1 („gap”), S fázis (DNS szintézis szakasza), G2 (ismételt gap, előkészítés). Sejt osztódása során kiemelt jelentőségű a DNS épségének megtartása, replikáció során a legsérülékenyebb a DNS, így ezt az időszakot a lehető legröveddbre kell szabni. Szintén sérülékeny a DNS a mitózis során - kromoszómák „becsomagolása”, párok szétválasztása (legnagyobb kockázat a kromoszómarendellenességekre).

G1 és G2 fázis az előkészítő szakasz a sérülékeny S fázisra és mitózisra. Folyamatosan osztódó sejtvonal esetén a sejtciklus ideje kb. 24 óra (mitózis csupán 1 óra).

G0 fázis: cikluson kívüli állapot, átmenetileg nem osztódó sejt, illetve soha többé nem osztódó (kiöregedett) sejt található ebben a fázisban.

Ellenőrzési pontok a sejtciklusban

„Check point” - DNS sérüléseinek ellenőrzése folyamatos, de vannak kiemelt részek a ciklusban, ahol ellenőrzés zajlik - restrikciós pont (G1/S ellenőrzési pont), G2/M ellenőrzési pont, mitotikus orsó ellenőrzési pont.

Ciklinek és ciklin függő kinázok

Ciklusosan változó mennyiségűek a sejtciklus során - fázis során megjelennek, mennyiségük felfut, majd eltűnnek (kivétel: ciklin D, kissé pulzatorikus mennyiségbeli előfordulás). Ciklin-dependens kinázok mennyisége kevéssé ingadozóak, ált. akkor jelennek meg, amikor a Go-ból a sejtosztódásba lép a sejt.

  • G1 fázis: Cdk 4,6 - ciklin D
  • G1 átmenet: Cdk 2 - ciklin E
  • S fázis: Cdk 2, ciklin A - SPF (S phase promoting factor)
  • G2/M: Cdk1 (cdc2) - ciklin B MPF (M phase promoting factor)

Mindig előafordul: Cdk 7, ciklin H - transzkripció általános faktora is, CAK-nak nevezik - Cdk aktiváló kináz, jelenléte szükséges minden Cdk aktivitásához, de nem elégséges!

Ciklinfüggő kináz gátló fehérje: ciklin dependens kináz inhibitorok, két alcsalád:

  • CIP/KIP: p21, p27, p57 - különböző kinázokat különböző fázisban tudnak gátolni
  • INK4 - G1 fázisban gátolnak Cdk-t.

Cdk aktivitás meghatározói

protein kináz - serkentő és gátló hatások együttese határozza meg működését.

Pozitív hatás: kofaktorának, a ciklinnek a kötődése; aktiváló hatású foszforiláció a CAK által; gátló foszforiláció megszüntetése (összes Cdk-n megszünteti a gátló foszforilációt: Cdc 25 protein foszfatáz)

Negatív hatású a Cdk-inhibitor fehérje kötése; gátló hatású foszforiláció (pl. Wee1 által).

Cdc25: ciklint kötött, aktiváló helyen foszforilált, illetve gátló helyen is foszforilált Cdk-ról a gátló foszfátokat hidrolízálja - aktiválás, check pointon való átlépés.

Sejtciklus főbb lépései

Sejt sejtciklusba vitele (új sejt vagy G0-ból való visszatérés): mitogén hatás éri a sejtet, pl. növekedési faktor, jelátviteli útvonalak aktiválódnak (MAP kináz kaszkád), sejtciklus szabályozásához szükséges ciklineket és Cdk-okat kódoló gének aktiválódnak. Fontos transzkripciós faktorok: Jun, Fos, Myc - foszforilációjukkal a DNS-ben megfelelő promoterekhez kötődnek, megjelennek a Cdk-k, és megtalálhatók az egész ciklusban; megjelennek a ciklinek közül a fázisra jellemző (G1-ben ciklin D) ciklinek.

E2F transzkripciós faktor már a későbbi lépésekhez szükséges géneket kezdi aktiválni.

Egyre növekvő Cdk-ciklin komplex mennyiség - közben a CkI mennyiség folyamatosan csökken (degradálódik, és nem szintetizálódik) - kritikus pontnál a csökkentő mennyiségű inhibitor nem tudja elnyomni a növekvő mennyiségű Cdk-ciklin komplexeket. Szükséges ehhez: mitogén hatás fennmaradása - ha elmúlik, a transzkripciós faktorok aktivitása megszűnik, nem nő tovább a Cdk-ciklin mennyiség.

Restrikciós pont

„point of no return” - ezen túllépve a sejt vagy osztódik, vagy apoptotikussá válik. E2F dimerizációs partnerével (DP) a DNS promoterén ül, a komplexen egy retinoblasztóma fehérje köt (protein Rb), az így kialakuló hármas komplex represszorként működik, korepresszorokat köt és aktivál. Cdk4/6-ciklin D komplex hiperfoszforilálja a pRb-t, ami így leválik az E2F-DP komplexről, ami így már transzkripciós aktivátorként működik. Gének transzkripciója elindul, fehérjék termelődnek - pl. S fázis génjeinek fehérjéi, indukálódik a ciklin E - újabb Cdk-ciklin komplex: Cdk2/ciklinE jelenik meg - POZITÍV VISSZACSATOLÁS, mert ez is foszforilálja a pRb-t.

Megtörtént az elköteleződés - ha DNS sérülés történik, legnagyobb eséllyel apoptózis következik be.

Szabályozási jelentőség: innen már nem szükséges a mitogén stimulus fenntartása a ciklus folytatásához.

E2F által szabályozott gének

Nukleotid- és DNS szintézis enzimei:

  • ORC (origin recognition complex)
  • MSKM2…MCM7 (helikáz komplex)
  • Cdc6 és Cdt1 (MCM komplex létrejötte, kötődése)
  • DNS polimeráz alfa
  • PCNA (DNS polimeráz delta/epszilon DNS-en való rögzítése)
  • timidin-kináz, timidilát-szintáz, dihidrofolát reduktáz

Sejtciklus továbbhaladását biztosító fehérjék:

  • cdk1, ciklin A, ciklin E
  • Cdc25

Transzkripciós faktorok:

  • E2F - pozitív visszacsatolás!
  • B-myc, C-myc

Elköteleződés utáni fázis

G1 Cdk-k inaktiválják az S fázis CKI-t, így az SPF felszabadul a gátlás alól, elindulhat a replikáció. Cdk2-höz ebben az esetben ciklin A a partnere (változott a szubsztrátspecifitás). Ez a komplex ciklin A+Cdk2+p27 komplexben a p27-et foszforilálja, ez ubikvitinizációs szignál, proteaszómális lebomlást követően aktív lesz a ciklin A+Cdk2 komplex - ELINDULHAT AZ S FÁZIS.

Aktív ciklin A+Cdk2 - SPF foszforilálja a pre-replikációs komplexet, amelyben ezáltal átarendeződés zajlik le, a komplex széttekeri a DNS-t, amire az egyszálú DNS kötő fehérje köt (SSBP). Bekötődik a polimeráz alfa-primáz, megkezdődik a replikáció.

Replikáció végbemegy: MPF (mitosis promoting factor) folyamatosan inaktív, amíg a DNS szintézis be nem fejeződik, illetve a sejtméret elég nagy nem lesz - aktivációja kardinális a mitózisba való belépéshez.

G2/M átmenet szabályozása: ciklin B mennyiség csúcsa a mitózis közepe táján, majd nullára zuhan vissza - osztódás után ne legyen lehetőség azonnali új osztódásra MPF jelenléte miatt.


Más nyelveken
Oldal fordításai:
QR Code
QR Code A sejtciklus szabályozása (generated for current page)