17.3: 세포 주기 제어 시스템

세포주기는 세포가 두 개의 딸 세포로 분열하도록 이끄는 조직화된 일련의 사건이며, 각 딸 세포에는 부모 세포와 동일한 염색체가 포함되어 있습니다. 그것은 단세포 접합자(single-cell zygote)로부터 전체 유기체의 형성으로 이끄는 세포주기입니다. 게다가, 세포 분열은 또한 성인 다세포 진핵생물의 조직을 재생하거나 복구하는 기능을 합니다. 예를 들어, 골수에서는 줄기세포가 분열하여 새로운 혈액 세포를 형성합니다. 여러 기능에 필수적이지만, 제어 메커니즘이 없는 상태에서 세포 분열은 암과 많은 유전 질환을 유발합니다.

DNA 복제가 올바르게 이루어지고 각 딸 세포가 올바른 수의 염색체를 물려받도록 하기 위해 세포에는 세포주기 제어 시스템을 구성하는 감시 메커니즘이 있습니다. 적어도 두 가지 알려진 세포주기 제어 방법이 있습니다. 이러한 과정 중 하나에는 세포를 한 단계에서 다음 단계로 전이시키는 단백질 인산화의 캐스케이드가 포함됩니다. 또한 필수 이벤트의 완료를 모니터링하고 필요한 경우 다음 단계로의 진행을 지연시키는 일련의 체크포인트가 있습니다. 모든 체크포인트에서 조절 단백질은 이전 단계의 오류가 수정될 때까지 세포 시작이 다음 단계로 진입하는 것을 방지합니다.

조절의 첫 번째 형태는 고도로 조절되는 키나아제(kinase)를 포함합니다. Kinase 활성화는 세포주기의 고정된 지점에서 발현되는 두 번째 subunit과의 상호 작용을 필요로 합니다. 이 2차 성분은 파트너인 “cyclin-dependent kinase”(CDK)와 결합하여 활성 복합체를 형성하는 위상 특이적 “cyclin”이라고 하며, 각 복합체는 뚜렷한 기질 특이성을 나타냅니다. 조절 인산화 및 탈인산화는 cyclin-CDK 복합체의 기능을 미세 조정하여 잘 정의된 진행을 보장합니다.

세포주기 조절의 두 번째 형태인 체크포인트 제어는 감시 메커니즘에 가깝습니다. 세포주기 체크포인트는 DNA 복제 및 염색체 분리와 같은 중요한 사건의 결함을 식별합니다. 예를 들어, DNA 손상은 여러 세포주기 억제제를 활성화하는 신호 연쇄 반응을 유발합니다. 이러한 억제제는 중요한 세포주기 단백질에 결합하여 돌연변이의 위험이 제거될 때까지 세포주기를 정지시킵니다.