System kontroli cyklu komórkowego

Cykl komórkowy to zorganizowany zestaw zdarzeń, który prowadzi komórkę do podziału na dwie komórki potomne, z których każda zawiera chromosomy identyczne z komórką rodzicielską. Jest to cykl komórkowy, który prowadzi do powstania całego organizmu z jednokomórkowej zygoty. Poza tym podział komórkowy odgrywa również rolę w odnowie lub naprawie tkanek u dorosłych wielokomórkowych eukariontów. Na przykład w szpiku kostnym komórki macierzyste dzielą się, tworząc nowe krwinki. Chociaż podział komórek jest niezbędny dla wielu funkcji, przy braku mechanizmu kontrolnego prowadzi do raka i wielu chorób genetycznych.

Aby mieć pewność, że replikacja DNA przebiega prawidłowo i każda komórka potomna dziedziczy odpowiednią liczbę chromosomów, komórka posiada mechanizmy nadzoru, które składają się na system kontroli cyklu komórkowego. Istnieją co najmniej dwie znane metody kontroli cyklu komórkowego. Jeden z tych procesów obejmuje kaskadę fosforylacji białek, która przechodzi komórkę z jednej fazy do drugiej. Istnieje również szereg punktów kontrolnych, które monitorują zakończenie niezbędnych wydarzeń i, jeśli to konieczne, opóźniają przejście do następnej fazy. W każdym punkcie kontrolnym białka regulatorowe uniemożliwiają inicjacji komórki przejście do następnej fazy, dopóki błędy poprzedniej fazy nie zostaną naprawione.

Pierwsza forma regulacji obejmuje wysoce regulowaną rodzinę kinaz. Aktywacja kinazy wymaga interakcji z drugą podjednostką wyrażaną w ustalonych punktach cyklu komórkowego. Ten składnik drugorzędny jest określany jako „cyklina” specyficzna fazowo, która łączy się ze swoją partnerką „kinazą zależną od cykliny” (CDK), tworząc aktywny kompleks, z których każdy wykazuje odrębną specyficzność substratową. Regulacyjna fosforylacja i defosforylacja dostrajają funkcję kompleksów cyklina-CDK, zapewniając dobrze określoną progresję.

Druga forma regulacji cyklu komórkowego – kontrola punktów kontrolnych – jest raczej mechanizmem nadzoru. Punkty kontrolne cyklu komórkowego identyfikują defekty w kluczowych zdarzeniach, takich jak replikacja DNA i segregacja chromosomów. Na przykład uszkodzenie DNA uruchamia kaskadę sygnalizacyjną, która aktywuje kilka inhibitorów cyklu komórkowego. Inhibitory te wiążą krytyczne białka cyklu komórkowego, zatrzymując cykl do czasu wyeliminowania ryzyka mutacji.