GSI 2. tétel: Sejtciklus, mitózis

A sejtciklus a sejtek közötti információátadás egy módja. A mitózis során két azonos génállományú sejt keletkezik.

A sejtciklust két fő részre osztjuk, amelyeket további szakaszokra bonthatunk:

• G₀
• Interfázis
  1. G₁
  2. S
  3. G₂
• M fázis ¹⁾
  1. Mitózis
     1. Profázis
     2. Prometafázis
     3. Metafázis
     4. Anafázis
     5. Telofázis
  2. Citokinezis

A sejtciklus során 3 ellenőrzési ponttal találkozik a sejt, mindhárom a genom integritásának megőrzését szolgálja. Ezek:

• G₁ ellenőrzési pont, más néven restrikciós pont
• G₂/M ellenőrzési pont
• M ellenőrzési pont

A sejtciklust Cdk²⁾-k szabályozzák, amelyeket ciklinek aktiválnak. Ezen fehérjék mennyiségét és aktivitását sokféle hatás befolyásolhatja:

• Kinázok és foszfatázok
• Kinázgátlók
• Transzkripiós és transzlációs szabályozás
• Ubikvitináció és lebontás szabályozása

Legtöbb testi sejtünk G₀ fázisban van, ebben a fázisban a sejt nem osztódik, legtöbbször nem is növekszik. Innen a sejt visszajuthat a G₁ fázisba, ehhez növekedési faktorokra és letapadásra van szüksége.

A G₁ fázisban a sejt növekszik, felkészül a következő osztódásra. A fázis végét a restrikciós ponton való átlépés jelenti.

A restrikciós pont lényege az E2F transzkripciós faktor felszabadítása, ami alapesetben pRb³⁾, p107 és p130 fehérjékhez kötve található.

A restrikciós ponthoz közelítve Ciklin D ↑, ezzel párhuzamosan a Cdk2 inhibitorfehérjéi ↓ (p15, p16, p18, p19). A Ciklin D által aktivált Ciklin 4/6 ezután foszforilálja a pRb-t fogva tartó fehérjéket, így azok elengedik az E2F-et.

Az E2F transzkrptomjában főként a DNS-szintézishez szükséges enzimek szerepelnek (DNS-polimeráz, Timidin-kináz). Ugyancsak itt szerepel a Ciklin E génje, ami Cdk2-höz kapcsolódva a CyD-Cdk4/6 komplexhez hasonló mechanizmussal további E2F-et szabadít fel. Végül itt termelődik a Ciklin A, ami ugyancsak Cdk2-höz kapcsolódik, és a replikáció beindításában, tehát a tényleges S fázisba lépésben játszik szerepet, a kialakult komplexet nevezik SPF⁴⁾-nek.

A sejtciklus inhibitora a p53 fehérje, ami stressz hatására fokozott mennyiségben felhalmozódik a sejtben. A p53 egy transzkripciós faktor, ami fokozza a p21 termelődését. A p21 fehérje az összes ciklint képes gátolni. (Ennek a rendszernek a tagjai még a p27 és p57 fehérjék is.)

Az S fázisban történik meg a sejt génállományának megkettőződése, azaz a replikáció.

Az eukarióta kromoszómákon több origó található, ahonnan a replikációs villa elindulhat. Ezek mindegyikéhez először iniciációs fehérjék kötődnek, amelyek széttekerik a DNS-t azon a szakaszon. Ide kapcsolódik utána a replikációs komplex. A replikációs komplexet az előző fázisban képződött SPF foszforilálja, így aktiválja.

A jelen levő p27 fehérje gátolja az SPF működését. Ezt az SCF⁵⁾ fehérje bontja le.

A DNS megkettőződése szemikonzervatív⁶⁾, azaz mindkét képződő kettős szál egyik szála eredeti, a másik a komplementaritás elve szerint újonnan épült hozzá.

Ebben a fázisban a replikáció sikerességét ellenőrzi a sejt, valamint további növekedésre van módja. A G₂ fázis végén található G₂/M ellenőrzési pont átlépése jelenti ennek a fázisnak a végét.

A G₂/M átmenetet a Ciklin B/Cdk1 komplex, más néven MPF⁷⁾ szabályozza. Ezt két kináz foszforilálja treonin és tirozin oldalláncain. A treonin foszforilációja aktiváló hatású, a tiroziné gátló. A gátló foszfátot a CDC25 fehérje távolítja el, ilyenkor az MPF aktiváldik, és az M fázishoz szükséges fehérjéket foszforilálja, valamint pozitív visszacsatolásként a CDC25-öt is aktiválja.