マイトジェンと細胞周期

バクテリアなどの単細胞生物は、環境に十分な栄養素があると分裂します。

しかし、多細胞生物では、ほとんどの細胞は、「マイトジェン」と呼ばれる細胞外シグナル分子によって細胞分裂が引き起こされるまで、G0(非分裂期)に留まります。

マイトジェンは通常、組織の損傷、感染、日常的な再生など、さまざまな刺激に反応して分泌される小さなタンパク質またはペプチドです。

例えば、組織損傷の場合、特殊な細胞は血小板由来成長因子(PDGF)と呼ばれるマイトジェンを分泌します。

このようなマイトジェンは、PDGF受容体などのチロシンキナーゼ受容体の細胞外ドメインに結合し、受容体の二量体化とその細胞内ドメインの自己リン酸化を誘導します。これにより、複数のシグナル伝達経路に関与する下流の細胞内分子のリン酸化と活性化が可能になります。

マイトジェン活性化プロテインキナーゼまたはMAPキナーゼカスケードは、マイトジェン受容体結合によって誘導されるシグナル伝達経路の一種です。この経路は、受容体によるRasという名前の小さな膜結合GTPaseの活性化から始まります。

次に、活性型Rasは、一連のキナーゼタンパク質を含むMAPキナーゼカスケードをトリガーします。リン酸化反応の連鎖では、最初にMAP3キナーゼがMAP2キナーゼを活性化し、次にMAPキナーゼを活性化します。

その後、活性型MAPKは核内に移動し、Mycなどの調節転写因子を活性化します。

Mycは、サイクリン依存性キナーゼまたはCdksと提携するG1サイクリンの発現を増加させます。

G1サイクリン-Cdk複合体は、腫瘍抑制タンパク質であるRbをリン酸化し、結合した遺伝子調節因子E2Fを遊離します。その後、活性型E2Fは特定のDNA配列に結合し、細胞分裂に必要ないくつかのタンパク質をコードする細胞周期遺伝子の転写を誘発します。

損傷した組織の治癒中など、分裂促進刺激が後退すると、Rbタンパク質はE2Fと相互作用してその活性を阻害し、したがって、過剰な細胞増殖を防ぎます。