10.1: Was ist der Zellzyklus?

Der Zellzyklus beschreibt die Abfolge von Ereignissen, die während des Lebens einer typischen Zelle auftreten. In eukaryotischen Zellen wird der somatische Zellzyklus in zwei Phasen unterteilt: die Interphase und die mitotische Phase. Während der Interphase wächst die Zelle, führt ihre grundlegenden Stoffwechselfunktionen aus, kopiert ihre DNA und bereitet sich auf die mitotische Zellteilung vor. Während der Mitose und der Zytokinese teilt die Zelle dann ihre nuklearen und zytoplasmischen Bestandteile. Dabei entstehen zwei Tochterzellen, die mit der ursprünglichen Mutterzelle identisch sind. Der Zellzyklus ist für verschiedenste Prozesse unerlässlich. Dazu gehören das Wachstum eines Organismus, der Ersatz von geschädigten Zellen und die Regeneration gealterter Zellen. Krebs ist beispielsweise das Ergebnis unkontrollierter Zellteilungen, welche durch Genmutationen ausgelöst werden können.

Kontrollpunkte des Zellzyklus

Es gibt drei wichtige Kontrollpunkte im eukaryotischen Zellzyklus. Das Fortschreiten zum nächsten Zellzyklusstadium kann an jedem Kontrollpunkt angehalten werden, bis die Bedingungen günstiger sind. Der Kontrollpunkt G₁ ist der erste dieser Kontrollpunkte. An diesem Kontrollpunkt werden die Zellgröße, Energie, Nährstoffe, DNA-Qualität und andere externe Faktoren bewertet. Wenn die Zelle als inadäquat eingestuft wird, geht sie nicht in die S-Phase der Interphase über. Der G₂ Kontrollpunkt ist der zweite Kontrollpunkt. Hier stellt die Zelle sicher, dass die gesamte DNA kopiert wurde und nicht beschädigt ist, bevor sie in die Mitose eintritt. Wird eine Beschädigung der DNA festgestellt, die nicht repariert werden kann, tritt die Zelle möglicherweise in die Apoptose ein. Dabei handelt es sich um den programmierten Zelltod. Der M- oder Spindelkontrollpunkt stellt sicher, dass alle Schwesterchromatiden korrekt an den Microtubuli der Spindelfasern der Äquatorialplatte befestigt sind. Ist dies der Fall, tritt die Zelle in die Anaphase ein.

Krebs: Wenn etwas im Zellzyklus schief läuft

Zellzyklus-Kontrollpunkte stellen sicher, dass sich gesunde Zellen geregelt durch den Zellzyklus bewegen. Krebszellen umgehen diese Kontrollpunkte jedoch häufig. Jeder aufeinanderfolgende Zyklus unkontrollierter Zellteilung produziert mehr geschädigte Tochterzellen. Außerdem teilen sich viele Krebszellen viel häufiger im menschlichen Körper als gewöhnliche Zellen. Normale Zellen teilen sich nur ca. 40-60 Mal. Krebszellen exprimieren jedoch die Telomerase. Dies ist ein Enzym, das den Verschleiß an den Enden der Chromosomen, der typischerweise durch die Zellteilung verursacht wird, repariert.