17.3: 細胞周期制御システム

細胞周期は、細胞が2つの娘細胞に分裂するように導く一連のイベントであり、それぞれが親細胞と同一の染色体を含んでいます。単一細胞の接合子から生物全体を形成するのは細胞周期です。さらに、細胞分裂は、成体多細胞真核生物の組織の再生または修復にも機能します。例えば、骨髄では、幹細胞が分裂して新しい血液細胞を形成します。いくつかの機能に不可欠ですが、制御メカニズムがない状態での細胞分裂は、がんや多くの遺伝性疾患を引き起こします。

DNA複製が正しく行われ、各娘細胞が正しい数の染色体を受け継ぐようにするために、細胞には細胞周期制御システムを構成する監視メカニズムがあります。少なくとも2つの既知の細胞周期制御方法があります。これらのプロセスの1つには、細胞をあるフェーズから次のフェーズに移行するタンパク質リン酸化のカスケードが含まれます。また、重要なイベントの完了を監視し、必要に応じて次のフェーズへの進行を遅らせる一連のチェックポイントがあります。すべてのチェックポイントで、調節タンパク質は、前のフェーズのエラーが修正されるまで、細胞の開始が次のフェーズに入るのを防ぎます。

最初の形態の調節には、高度に制御されたキナーゼファミリーが含まれます。キナーゼの活性化には、細胞周期の固定点で発現する第2のサブユニットとの相互作用が必要です。この二次成分は、相特異的な「サイクリン」と呼ばれ、そのパートナーである「サイクリン依存性キナーゼ」(CDK)と結合して活性複合体を形成し、それぞれが異なる基質特異性を示します。制御的なリン酸化と脱リン酸化により、cyclin-CDK複合体の機能が微調整され、明確な進行が保証されます。

細胞周期調節の2番目の形態であるチェックポイント制御は、どちらかというと監視メカニズムです。細胞周期チェックポイントは、DNA複製や染色体分配などの重要なイベントの欠陥を特定します。例えば、DNA損傷は、いくつかの細胞周期阻害剤を活性化するシグナル伝達カスケードを引き起こします。これらの阻害剤は、重要な細胞周期タンパク質に結合して、突然変異のリスクがなくなるまで周期を停止します。