====== 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: **G<sub>1</sub>** ("gap"), **S fázis** (DNS szintézis szakasza), **G<sub>2</sub>** (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). 

G<sub>1</sub> és G<sub>2</sub> fázis az előkészítő szakasz a sérülékeny S fázisra és mitózisra. Folyamatosan osztódó sejtvonal esetén a sejtciklus ideje kb. 24 óra (mitózis csupán 1 óra).

**G<sub>0</sub> 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// (G<sub>1</sub>/S ellenőrzési pont), G<sub>2</sub>/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 G<sub>o</sub>-ból a sejtosztódásba lép a sejt. 

  * G<sub>1</sub> fázis: Cdk 4,6 - ciklin D
  * G<sub>1</sub> átmenet: Cdk 2 - ciklin E
  * S fázis: Cdk 2, ciklin A - SPF (S phase promoting factor)
  * G<sub>2</sub>/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 G<sub>0</sub>-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 ====

G<sub>1</sub> 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. 

**G<sub>2</sub>/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.