34.8
미토겐과 그 수용체는 세포주기의 진행을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 그러나 세포 분열에 대한 유사분열 조절의 상실로 인해 종양이 형성됩니다. 따라서 미토겐과 미토겐 수용체는 암 연구에서 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 미토겐의 일종인 표피 성장 인자(EGF)…
박테리아와 같은 단세포 유기체는 환경에 충분한 영양분이 있을 때 분열합니다.
그러나 다세포 유기체에서 대부분의 세포는 '미토겐(mitogens)'이라고 하는 세포 외 신호 분자에 의해 세포 분열이 촉발될 때까지 G0 또는 비분열 단계에 머물러 있습니다.
유사분열은 일반적으로 조직 손상, 감염 또는 일상적인 재생과 같은 다양한 자극에 반응하여 분비되는 작은 단백질 또는 펩타이드입니다.
예를 들어, 조직 손상의 경우 특수 세포가 혈소판 유래 성장 인자(PDGF)라고 하는 미토겐을 분비합니다.
이러한 유사분열은 PDGF-수용체와 같은 티로신 키나아제 수용체의 세포외 도메인에 결합하여 수용체 이합체화 및 세포 내 도메인의 자가인산화를 유도할 수 있습니다. 이를 통해 여러 신호 경로에 관여하는 다운스트림 세포 내 분자의 인산화 및 활성화가 가능합니다.
미토겐 활성화 단백질 키나아제 또는 MAP 키나아제 캐스케이드는 미토겐-수용체 결합에 의해 유도되는 신호 경로의 한 유형입니다. 이 경로는 수용체에 의해 Ras라고 명명된 작은 막으로 결합된 GTPase의 활성화로 시작됩니다.
다음으로, 활성 Ras는 일련의 키나아제 단백질을 포함하는 MAP 키나아제 캐스케이드를 유발합니다. 인산화 반응의 사슬에서 첫 번째 MAP3 키나아제는 MAP2 키나아제를 활성화한 다음 마지막으로 MAP 키나아제를 활성화합니다.
그런 다음 활성 MAPK는 핵으로 전위되어 Myc를 포함한 조절 전사 인자를 활성화합니다.
Myc는 cyclin-dependent kinases 또는 Cdks와 파트너 관계를 맺는 G1 cyclins의 발현을 증가시킵니다.
G1 cyclin-Cdk 복합체 인산화산 Rb - 종양 억제 단백질 - 결합 유전자 조절 인자 -E2F를 해제합니다. 그런 다음 활성 E2F는 특정 DNA 염기서열에 결합하고 세포 분열에 필요한 여러 단백질을 암호화하는 세포주기 유전자의 전사를 유발합니다.
손상된 조직이 치유되는 동안과 같이 유사분열 자극이 물러감에 따라 Rb 단백질은 E2F와 상호 작용하여 활성을 억제하여 과도한 세포 성장을 방지합니다.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What are mitogens and how do they affect cell division?
Mitogens are signaling molecules that stimulate cell proliferation and division. They bind to cell surface receptors and trigger intracellular pathways that promote progression through the cell cycle. Mitogens include growth factors and cytokines that regulate when cells enter active division phases.
Q2: How do growth factors function as mitogens in cell proliferation?
Growth factors are extracellular proteins that act as mitogens by binding to specific receptors on cell surfaces. This binding activates signal transduction pathways inside the cell, which communicate the signal to promote cell growth and division. Different cell types respond to different growth factors based on their receptor expression.
Q3: What role do checkpoint regulations play in mitogen-driven cell division?
Checkpoint regulations are cellular control mechanisms that verify conditions are appropriate before cells proceed through division phases. Mitogens must overcome these checkpoints by activating specific signaling cascades. If checkpoints detect problems, cells halt division until issues are resolved, preventing uncontrolled proliferation.
Q4: Why is signal transduction important for mitogen-induced cell proliferation?
Signal transduction converts mitogen signals from outside the cell into internal chemical messages that drive proliferation. When mitogens bind receptors, they initiate cascades of molecular interactions that activate genes controlling cell cycle progression. This system ensures cells only divide when appropriate external signals are present.
Q5: How do cytokines function as mitogens in immune cell proliferation?
Cytokines are signaling proteins that act as mitogens specifically for immune cells, stimulating their growth and division during immune responses. They bind to cytokine receptors and activate pathways that promote cell proliferation and differentiation. Cytokines enable rapid expansion of immune cell populations when needed.
Q6: What happens when mitogen signaling becomes dysregulated in cells?
Dysregulated mitogen signaling can lead to uncontrolled cell proliferation and tumor formation. Oncogenes, mutated genes that produce excessive mitogen signals or hyperactive receptors, drive continuous division without normal checkpoint controls. This loss of growth regulation is a hallmark of cancer development.